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ON Semiconductor (ON): 전기화를 구동하는 실리콘 카바이드

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전기화 혁신을 구동하기

When discussing the trend of electrification, both technical experts and investors tend to focus on new products, such as EVs and batteries, as they are the core of what drives the trend forward.

하지만 더 많은 공정이 전기화됨에 따라 전력을 측정하고, 제어하며, 올바른 방향으로 전달해야 할 필요성이 커집니다.

이는 전자 부품에 전력을 공급하는 작업입니다. 전기 시스템과는 달리 여기서는 매우 강도 높고 변동이 큰 전력 부하를 다루며, 배터리 팩, 태양광 인버터 및 기타 중요한 시스템이 손상되지 않도록 매우 정밀하게 제어해야 합니다.

이 작업에 중요한 소재는 실리콘 카바이드이며, 고에너지 전기 시스템에 사용되는 실리콘-탄소 화합물입니다. 따라서 전기차와 재생 에너지의 급증은 실리콘 카바이드 수요의 급증을 의미하며, 특히 ON Semiconductor가 큰 혜택을 받고 있습니다.

ON 가격 차트

ON Semiconductor: 기업 개요

ON Semiconductor는 전기화에 특화된 반도체 기업으로, 자동차 분야뿐만 아니라 태양광 에너지, 배터리, 항공우주, 통신, 데이터 센터 및 의료 분야에서도 활동하고 있습니다.

On Semiconductor(온세미)의 대부분 시장은 전체 경제보다 훨씬 빠르게 성장하고 있어, 회사의 총 주소 가능 시장(TAM)이 440억 달러 규모이며 연평균 18% 성장하고 있습니다.

Onsemi의 주소 가능 시장 및 CAGR 차트

출처: ON Semiconductor [securities_stock_price_tag symbol="ON" exchange="NASDAQ"]

이 회사는 1999년에 모토로라에서 분사했으며, 2000년에 IPO를 진행했습니다. 당시 모토로라는 트랜지스터와 로직 디바이스 분야의 선구자였습니다.

또 다른 중요한 전환점은 2016년 온세미가 Fairchild Semiconductor를 인수한 것으로, 이 회사는 실리콘 트랜지스터와 집적 회로, 그리고 실리콘 카바이드 분야의 선구자였습니다.

온세미는 지난 20년간 센서와 반도체 분야의 여러 소규모 기업을 인수하여 관련 특허와 기술을 폭넓게 확보했습니다.

온세미는 실리콘 카바이드 시장을 지속적으로 통합해 왔으며, 최근 Qorvo Inc. (QRVO ) 의 실리콘 카바이드 접합 전계효과 트랜지스터(SiC JFET) 기술을 인수했습니다.

오늘날 실리콘 카바이드 기술은 회사의 핵심을 이루며, 전력 전자 컨트롤러와 전력 전송, 그리고 전력 전자 부품과 통합되는 다양한 센서에 사용됩니다.

“우리의 폭넓은 제품 포트폴리오는 고객에게 원스톱 솔루션을 제공하고 가장 최적화된 솔루션의 원천이 되게 했습니다.”
Hassane El-Khoury – ON Semiconductor CEO

핵심 지표 및 시장 위치

2024년 온세미는 71억 달러의 매출을 기록했으며, 9개 국가에 걸친 19개 제조 시설, 5개 국가에 위치한 8개 엔지니어링 센터, 그리고 19개 국가에 43개 설계 센터에서 26,000명 이상의 직원을 고용하고 있습니다.

이 회사는 주로 실리콘 카바이드에 집중된 37,000여 개의 반도체 부품을 포함한 매우 방대한 카탈로그를 보유하고 있습니다.

이 방대한 포트폴리오 덕분에 온세미는 자동차 및 산업용 이미지 센서 분야에서 1위를 차지했으며, 고급 운전자 지원 시스템(ADAS)에서 68%의 시장 점유율, 산업용 애플리케이션에서 27%의 시장 점유율을 보유하고 있습니다.

이 회사는 자동차 산업에 공급하는 글로벌 반도체 업체 상위 10위 안에 들며, 자동차 부문이 매출의 60%를 차지하고, 산업용 애플리케이션이 24%를 차지합니다.

이는 수직 통합, 엔드‑투‑엔드 공급망, 그리고 폭넓은 실리콘 카바이드 포트폴리오를 활용해 이 시장의 3분의 1 이상을 장악하려는 회사 전략과 일치합니다.

핵심 기술: 실리콘 카바이드

실리콘 카바이드: 장점 및 적용 분야

실리콘 카바이드는 매우 큰 전력 부하를 처리할 수 있는 독특한 능력을 가지고 있으며, 특히 전기장 용량이 10배 더 높기 때문입니다.

이 덕분에 실리콘 카바이드 디바이스는 더 작아지고 손실이 크게 감소하며, 보다 빠르게 켜고 끌 수 있습니다.

또한 일반 실리콘보다 열 전도율이 3배 높아 고전압에 노출될 때 열 방출이 훨씬 빠릅니다.

이는 실리콘과 탄소 원자가 결합된 결정 구조의 얽힌 네트워크로 이루어져 있습니다.

출처: MRF Furnaces

실리콘 카바이드는 매우 단단하고 내구성이 뛰어납니다. 드릴 및 산업용 연마재로 사용할 수 있으며, 화학적으로도 비활성이라 부식에 대한 저항성이 뛰어납니다.

수직 통합 전략

회사의 핵심 초점은 실리콘 카바이드 생산의 모든 단계를 수직 통합하는 것으로, 이는 결코 간단하지 않습니다. 인곳 원료 생산부터 웨이퍼 제조, 칩 설계, 부품 생산 및 패키징에 이르기까지 온세미는 각 단계에 대한 엄격한 통제를 유지합니다.

이는 실리콘 기반 산업의 다른 반도체 기업들과 크게 차별화되며, 대부분의 공급업체가 특정 단계에만 특화되어 복잡한 공급망을 형성하는 것과는 대조적입니다.

EV 시장을 위한 SiC 칩 제조의 수직 통합은 제조업체가 비용을 절감하고 품질 관리를 강화하며 혁신을 촉진하고 보다 비용 효율적인 제품을 제공할 수 있게 합니다.

이러한 수준의 수직 통합은 공급망 중단 위험을 감소시키고 신제품 개발 속도를 가속화합니다.

자동차 및 전기차 충전 적용 분야

회사의 가장 큰 사업 부문은 자동차이며, 하이브리드 및 전기차 전환과 함께 실리콘 카바이드 통합이 늘어나고 있습니다. 온세미 제품은 현재 500개 이상의 다양한 자동차 모델에 적용되고 있습니다.

충전 및 에너지 저장 솔루션은 온세미가 활발히 활동하는 인접 분야이며, 특히 전기차용 고출력 급속 충전기가 포함됩니다. 저가 차량용 저비용 플랫폼부터 고급 차량용 초고성능 솔루션까지 다양한 제품을 제공합니다.

전원 공급 외에도 온세미는 4억 5천만 개가 넘는 자동차 센서를 설치 기반으로 보유하고 있습니다. 실리콘 카바이드 센서는 에너지 효율이 높고 저조도 환경에서도 성능이 뛰어나 자율주행 자동차의 안전성 확보에 핵심이 될 것으로 보입니다.

데이터 센터: 전력 및 AI 성장

실리콘 카바이드 부품은 데이터 센터, 특히 전력 랙 및 다중 레벨 전력 컨트롤러가 장착된 컴퓨트 랙에 필수적입니다.

데이터 센터의 구축 및 업그레이드 규모가 확대됨에 따라 이를 공급할 전력 전자 시장도 함께 성장하고 있습니다.

전체적으로 온세미는 신규 데이터 센터당 최대 500만 달러의 잠재 매출을 기대할 수 있습니다. AI가 데이터 센터 구축을 급격히 촉진함에 따라 이 부문은 자동차 부문보다 더 빠르게 성장할 수 있으며, 2025년 1분기 매출은 전년 대비 100% 증가했습니다.

산업, 태양광 및 신흥 분야

컴퓨팅 및 전기차 외에 실리콘 카바이드와 기타 전력 전자 부품의 주요 적용 분야는 태양광입니다. 온세미는 주거용 설치부터 대규모 유틸리티 태양광 발전소까지 모든 전력 수준에 맞는 부품을 제공할 수 있습니다.

회사는 초기 영업 전략에서 확장성, 납기 속도 및 가격에 중점을 두지만, 실리콘과 실리콘 카바이드를 최적화한 혼합 기술을 통해 고성능과 소형·경량을 동시에 제공합니다.

또 다른 중요한 분야는 산업용 이미지 및 센서입니다. 여기에는 다양한 이미지·광 센서와 초음파 센서, 전기화학 센서, 유도 센서(금속 물체 감지) 등이 포함됩니다.

전기화학 센서는 장기적으로 회사의 새로운 분야가 될 수 있으며, 예를 들어 새로운 CEM102는 연속 혈당 모니터링(CGM) 및 혈액 가스 센서입니다.

CEM102는 업계 최저 전력 소비 Bluetooth Low Energy 지원 MCU인 RSL15와 결합되어, 매우 저전력 바이오센서 및 환경 센서가 화학적으로 생성된 전류를 정확히 측정할 수 있는 완전한 솔루션을 제공합니다.

회사는 또한 MOSFET, 즉 금속산화물반도체 전계효과 트랜지스터를 생산합니다.

이들은 자동차, 전동 공구, 드론 및 통신 장비의 전기 부품에서 에너지 사용, 안정성 및 신뢰성을 최적화하는 데 사용됩니다.

SiC로 희토류 위험 완화

무역 전쟁, 관세 및 제재가 미중 무역 관계를 교란함에 따라 자동차 산업은 중국산 희토류 소재가 고갈될 위험이라는 심각한 문제에 직면하고 있습니다.

온세미는 실리콘 카바이드를 활용해 별도 자극 동기식 모터를 구현함으로써 희토류가 필요한 영구 자석을 제거할 수 있어 이 분야에서 도움을 줄 수 있습니다.

따라서 한편으로는 전기차 공급망이 심각하게 차단될 경우 온세미의 사업이 타격을 받을 수 있지만, 다른 한편으로는 향후 새로운 전기차 설계에 온세미 솔루션이 널리 채택되어 외국 희토류 공급에 대한 의존도를 낮출 수 있습니다.

전략적 파트너십 및 주요 고객

이 회사는 S&P 500 및 Nasdaq 100 지수에 포함되어 있으며, 제품은 600개 이상의 실리콘 카바이드 고객에게 판매됩니다. 상위 20개 고객이 전체 매출의 약 40%를 차지하며, 평균적으로 600개의 다양한 제품을 구매합니다.

  • 다음 세대 전기차를 위한 폭스바겐 그룹과의 전략적 협업.
  • BMW, 현대, 메르세데스, Nio 차량에 온세미 실리콘 카바이드 통합.
  • ARRI, Ridevision, ZEEKR, SensiML을 위한 고급 이미지 시스템.
  • 대규모 태양광 공급자를 위한 Ampt와의 협업.

궁극적으로 기존 고객 목록은 방대하여 전 세계 전기차, 컴퓨터, 가전, 배터리, 통신 장비, 데이터 센터, 과학 기기 등을 제조하는 대부분의 기업을 포함합니다.

재무 성과 및 현금 흐름 전략

필요한 규모에 도달함으로써 온세미는 2019년 이후 자유 현금 흐름이 급격히 증가했으며, 2027년까지 35~40억 달러에 이를 목표를 세우고 있습니다. 2025년 1분기에는 자유 현금 흐름의 최대 66%를 주식 재매입을 통해 주주에게 환원했습니다.

이는 실리콘 카바이드 생산 확대, 자동차 및 산업용 신규 제품, 그리고 회사의 반도체 파운드리 최적화(미국 내 300mm 전력 반도체 팹 확대 포함)로 인해 현재 49%인 총 마진이 지속적으로 성장하고 있기 때문에 달성 가능할 것으로 예상됩니다.

R&D 및 미래 혁신

ON Semiconductor 제품은 지속적인 혁신과 기존 설계 및 제조 공정 개선의 결과물이며, 회사는 여러 차례 분야를 혁신했지만 주로 기존 제품을 개선하고 실리콘 카바이드를 새로운 산업에 적용하는 데 집중해 왔습니다.

예를 들어, 실리콘 카바이드 기반의 포도당 및 혈액 모니터링 센서는 저전력 소비 덕분에 기존 의료 기기 센서와 경쟁할 수 있습니다.

온세미는 Hyperlux 센서 출시를 통해 산업용 고급 깊이 센서 분야도 탐구하고 있으며, 이 센서는 최대 30미터까지 깊이 감지를 수행할 수 있어 기존 간접 시간비행(iToF) 센서보다 4배 더 먼 거리를 측정합니다. 이는 로봇공학, 물류, 드론, 농업 및 농업 분야에서 새로운 시장을 열어줄 수 있습니다.

또 다른 잠재 시장으로는 항공 분야가 있으며, GE는 전력 시스템 및 항공 전자(항공기 전자 및 컴퓨터)에 실리콘 카바이드를 사용하고 있습니다.

장기적으로는 보다 급진적인 혁신이 중요해질 수 있으며, 예를 들어 실리콘 카바이드는 최근 연구자들에 의해 그래핀 반도체 개발에 활용되고 있습니다.

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결론: SiC 리더십 지속

ON Semiconductor는 초기부터 비실리콘 반도체 제조, 특히 실리콘 카바이드에 특화된 매우 중요하고 선진적인 반도체 제조 기업입니다.

이는 전기차 붐 이전까지 해당 분야가 비교적 작았던 점에서 경쟁 우위를 제공했습니다. 따라서 온세미는 전기차가 크게 성장하기 전에 실리콘 카바이드와 관련된 핵심 기술을 모두 수직 통합된 기업으로 통합했습니다.

그 결과, 이 분야에서 온세미는 실리콘 칩 산업 전체 공급망을 하나의 기업으로 통합한 Nvidia(NVDA ), TSMC(TSM ), ASML(ASML ), Applied Material(AMAT ), LAM Research(LRCX ) 등과 비교될 수 있는 기업이 되었습니다.

실리콘 카바이드 기술이 태양광 에너지, 데이터 센터, 로봇공학 및 건강 모니터링 등 급성장하는 분야에서 새로운 적용을 찾고 있기 때문에, 온세미는 시장 점유율을 늘리지 않더라도 막대한 성장 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 지난 10년간의 실적을 고려할 때 가능성이 낮아 보입니다.

따라서 전기화와 연결된 센서가 2050년대까지도 지속적인 주요 트렌드로 남는 한, 온세미의 성장 궤적은 비교적 안전해 보입니다.

미국 내에 독특한 온세미 제조 시설이 존재함으로써 관세의 대부분 영향을 차단할 수 있으며, 오히려 관세는 미국 산업 및 자동차 기업이 중국 공급업체보다 안전하고 현지 대안을 찾고 있기 때문에 회사 매출에 도움이 될 수 있습니다.

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Jonathan은 유전 분석 및 임상 시험을 수행한 전직 생화학 연구원입니다. 그는 현재 주식 분석가이자 금융 작가이며, 혁신, 시장 주기 및 지정학에 초점을 맞춘 출판물 'The Eurasian Century'을 운영하고 있습니다.