테슬라가 목표 하는 4680 배터리가 양산되 면 테슬라의 경쟁력은 한층 높아질 것이다. 4680 배터리는 테슬라의 첫 내재화 물량이며, 기존 공급 업체들도 4680 배터리를 개발중이다. 테슬라의 내재화 물량이 늘어나 면 기존 셀 업체는 테슬라 내 점유율 하락 리스크가 존재한다. 테슬라 자체 물량에 대응할 수 있는 소재 업체들에게는 큰 기회이다. 하지만 자체 4680 배터리의 생산성 이 단기간 내 올라오긴 쉽지 않을 것으로 예상되며, 테슬라 전기차 판매량 증가에 따른 배터리 수요 증가세가 더 클 것으로 판단한다. 

4680 배터리의 핵심은 생산성 향상을 통한 원가절감이다. 테슬라는 지난 2020년 9월 배터리 데이를 통해 처음으로 4680 배터리를 공개하며 56%의 배터리 가격 하락을 목표했다. 목표에 가까워질수록 테슬라는 25,000달러의 전기차 생산도 가시화될 것이며, 수익성 향상도 기대된다. 4680 배터리의 높은 출력(=빠른 충전 속도)도 테슬라의 경쟁력을 높이는 요소이다.

테슬라는 셀 디자인만으로 14%의 가격 하락 효과가 있을 것으로 언급했다. 4680 배터리의 용량은 2170 배터리 대비 5배 수준이다. 즉, 4680배터리 하나로 2170 배터리 5개를 대체할 수 있다. 공정을 거치는 배터리 수가 줄어든 만큼, 생산 속도가 올라가며 이는 배터리 셀 단가 인하로 이어진다. 차량에 탑재되는 배터리 개수도 감소함에 따라 소요되는 와이어링, 메탈도 줄어들게 되어 배터리 밀도 개선효과와 팩 단위에서의 원가절감도 기대된다. 2017년 1865 배터리에서 2170 배터리로 넘어오면서 용량 당 셀 단가는 9% 정도 감소했다.

탭리스 기술은 충전속도도 향상시킨다. 기존 배터리는 극판 양 끝단에 있는 탭을 통해 전자가 이동해야 했다면, 탭리스 배터리는 극판 위아래로 전자 이동이 가능해진다. 즉, 전자의 이동거리가 줄어든 만큼 저항이 감소하여 셀 대형화에 따른 발열 문제 해결 및 출력도 향상될 수 있다. 테슬라는 4680 배터리가 2170 배터리 대비 6배 높은 출력을 낼 것으로 발표했다.

메모리에서도 후공정 기술 요구 확대 전망 

그리고 4차 산업혁명을 향한 AI 요구로 메모리 반도체 업체들이 적극적으로 대응하고 있는 것 중 하나가 HBM(High Band-Width Memory)이다. HBM은 말그대로 데이터 용량을 크게 늘리면서, 대역폭을 증가시키는 것이다. 데이터를 주고 받는 입출력(I/O)을 크게 늘리는 방법으로 가능하며, TSV(Through Silicon Via) 기술을 활용해 깊은 구멍을 뚫어 전기적으로 연결한다.

HBM을 완성하기 위해서는 반드시 TSV, Si 인터포저 등 후공정 기술이 확보되어야 한다. 현재 HBM 가격은 일반 메모리보다 수 배 비싸게 형성되어 있다. HBM이 이상적이라는 평가를 받으면서도, 채용 속도가 느린 이유는 후공정 수율 때문이다. DRAM 적층 및 Si 인터포저 구현에 TSV를 적용해야 하는데, 후공정 수율이 여전히 낮은 상태다

HBM은 데이터 트래픽 급증을 요구하는 전방 서버 업체들에게 DRAM 업체들이 대응할 수 있는 이상적인 성능을 보유하고 있다. 향후 DRAM 업체들은 HBM 확대에 적극적일 것이며, HBM의 기술 목표는 성능을 향상시키면서도 후공정 관련 수율을 높이는 것이다. 

TSV, 인터포저 등 후공정 기술은 DRAM 업체들에게 기술 개발에 후순위였던것이 사실이다. 비메모리 업체들 대비 메모리 업체들의 후공정 기술 개발은 상대적으로 적극적이지 않았다. 그러나 향후 메모리 산업에서 후공정 기술의 중요도가 높아질 전망이다. 메모리 뿐만 아니라 비메모리 기술도 주도하고 있는 삼성전자는 비메모리에서 습득하고 또는 준비 중인 후공정 기술을 시장 요구에 맞게 메모리에도 적용 가능할 것으로 보인다.

가 높아질 전망이다. 메모리 뿐만 아니라 비메모리 기술도 주도하고 있는 삼성전자는 비메모리에서 습득하고 또는 준비 중인 후공정 기술을 시장 요구에 맞게 메모리에도 적용 가능할 것으로 보인다.

주요 완성차 업체들은 당장 배터리 기술을 내재화하기 어렵기 때문에 국내 배터리사와의 JV를 통해 안정적 인 공급망을 구축 중이다. 이에 따라 미국 배터리 공급량 중 국내업체의 비중은 2025년 84%에 이를 것으로 전망된다. 향후에도 미국 전기차 침투율이 상승할수록 배터리 공급 부족 도 지속될 것으로 보여 JV를 통한 증설 이 완성차 업체들의 중요 전략이 될 것이며, 이 비중은 80% 안팎 이 유지될 것으로 판단한다.

장비Capex의 30%를구성하는화성공정

- 완성된셀에전기적특성을부여하는화성공정은2차전지장비Capa중30%를차지하고있음. 2022년~2025년까지20조원의시장신규형성이기대됨.

- 조립공정을통해완성된셀을일정한온도및습도下에보관하는Aging공정을거치면가장핵심인Formation 공정을지나게됨. 이공정에서는셀에전기적특성을부여하기위해충방전을반복. 이후파우치형은셀내부가스를제거하는Degassing공정, Folding 공정을거치면최종적으로셀이완성됨.

- 화성공정의특징은Formation 비중이80%로압도적인비중을차지한다는것. 전체2차전지장비Capa기준으로보아도22.3%를차지하는핵심장비.

- 특수 가스의 일종인 네온은 공기 중에 0.00182% 밖에 포함돼 있지 않은 희귀 가스로, 반도체 노광공정에서 사용되는 엑시머 레이저 가스의 원재료 중 하나다.

- 러시아 철강제조 공정의 부산물로 나오는 이 가스는 우크라이나에서 별도 공정을 거쳐 전 세계에 공급되는 구조다. 특히 네온은 반도체 노광 공정에서 전세계 수요의 70%를 차지할 정도로 반도체 생산에 반드시 필요한 핵심 소재로 통한다

- 실제 반도체 노광 공정 용 불화아르곤 액침(ArF-Immersion) 장비에 투입되는 엑시머 레이저는 네온, 불소, 아르곤 등 특수 가스를 혼합해서 제조된다. 혼합물 중 네온이 95% 이상을 차지하고 있어 네온 수급이 원활하지 않을 경우 반도체 생산 공정에도 차질이 빚어진다.