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시장보고서
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세계의 전력 반도체 시장 전망(-2030년) : 부품별, 재료별, 최종사용자별, 지역별 세계 시장 분석Power Semiconductor Market Forecasts to 2030 - Global Analysis By Component (Power Discrete, Power Integrated Circuits and Power Modules), Material (Gallium Nitride (GaN), Silicon Carbide (SiC) and Other Materials), End User and By Geography |
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Stratistics MRC에 따르면 2024년 세계 전력 반도체 시장은 762억 5,000만 달러에 이르고, 예측 기간 동안 8.5%의 연평균 복합 성장률(CAGR)로 2030년에는 1,244억 1,000만 달러에 달할 것으로 예상됩니다.
전력 반도체는 고전류 및 고전압을 효율적으로 처리하도록 설계된 전자 장치입니다. 저전력 용도에 사용되는 소형 신호 반도체와 달리 전력 반도체는 고전압 및 고전류 정격에 최적화되어 있으며, 많은 경우 상당한 양의 전력을 스위칭하거나 조정할 수 있습니다. 각 유형은 스위칭 속도, 전압 차단 능력 및 효율과 같은 요소의 균형을 유지하면서 다양한 전력 관리 요구에 적합한 특정 특성을 가지고 있습니다.
Shopify에 따르면 스마트폰 판매 수익은 2021년 4,810억 달러로 정점을 찍고 2026년에는 5,000억 달러를 넘어설 것으로 예측됩니다. 중국의 신에너지 자동차 산업 발전 계획(2021-2035)에 따르면 2025년까지 전기차 시장 점유율은 25%를 나타낼 것으로 예상됩니다.
파워 일렉트로닉스에 대한 수요 증가
파워 일렉트로닉스에 대한 수요 증가로 전력 반도체 시장이 크게 성장하고 있습니다. 파워일렉트로닉스는 재생 에너지 시스템, 전기자동차, 산업 장비, 소비자 전자제품 등 다양한 용도에서 전력 변환 및 관리에 중요한 역할을 하고 있습니다. 태양광 및 풍력 발전과 같은 지속 가능한 에너지원으로의 전환은 전력 반도체가 필수적인 효율적인 전력 변환 기술을 필요로 합니다. 또한, 전기자동차의 보급은 효율적인 에너지 관리와 모터 제어를 위한 첨단 전력 반도체 솔루션을 요구하고 있습니다.
높은 초기 투자 비용
전력 반도체 산업은 높은 초기 투자 비용으로 인해 기술 혁신과 시장 진입을 가로막는 큰 장벽에 직면해 있습니다. 이러한 비용은 주로 연구개발, 제조시설(팹), 장비 등 반도체 제조 공정이 복잡하고 자본 집약적이기 때문에 발생합니다. 최첨단 팹을 건설하고 유지하는 데는 수십억 달러에 달하는 막대한 자금이 필요하기 때문에 신규 진출기업이나 중소기업이 기존 대기업과 경쟁하는 데 어려움이 있습니다. 그러나 이러한 재정적 장벽은 시장 진입 장벽을 높여 중소기업이 사업을 확장하거나 차세대 반도체 기술 연구에 투자하는 것을 방해하고 있습니다.
에너지 효율성에 대한 수요 증가
에너지 효율에 대한 수요 증가는 전력 반도체의 성장을 가속하고 있습니다. 이러한 반도체는 전력 변환 및 관리 시스템의 효율성을 개선하고 에너지 소비와 운영 비용을 절감하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 주요 촉진요인으로는 전기자동차의 급속한 보급, 재생 가능 에너지 인프라의 확대, 스마트 그리드 기술의 보급 등을 들 수 있습니다. 전력 반도체는 전력 변환 및 제어에 있어 더 높은 효율을 가능하게 하고, 송전 및 사용 시 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다. 전 세계적으로 지속가능성과 탄소 배출량 감소를 우선시하는 추세에 따라 첨단 전력 반도체 기술에 대한 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상됩니다.
통합 및 호환성 문제/p>
전력 반도체의 통합 및 호환성 문제는 서로 다른 반도체 기술 및 재료를 단일 칩 또는 단일 시스템 내에서 결합해야 할 필요성으로 인해 발생하는 문제를 말하며, MOSFET 및 IGBT와 같은 전력 반도체 소자는 재생 에너지 시스템에서 전기자동차에 이르기까지 다양한 용도에서 효율적인 전력 변환 및 제어에 필수적이다, 다양한 용도에서 효율적인 전력 변환 및 제어에 필수적인 역할을 합니다. 그러나 이러한 소자를 집적화하는 것은 기술적으로 큰 장애물이 될 수 있습니다. 서로 다른 반도체 재료와 기술 간의 전기적 특성, 열적 특성 및 제조 공정의 차이로 인해 호환성 문제가 발생합니다.
코로나19 사태는 전력 반도체 산업에 큰 영향을 미쳤습니다. 초기에는 세계 공급망의 혼란으로 인해 반도체 제조 및 유통이 지연되어 공급 부족과 가격 변동이 발생했습니다. 제조업체들이 인력 부족과 물류 문제로 어려움을 겪으면서 공장 가동 중단과 생산 능력 감소로 인해 이러한 상황은 더욱 악화되었습니다. 전력 반도체 분야의 기업들은 디지털 혁신 노력을 가속화하고, 원격 근무 정책을 시행하고, 공급망 소스를 다양화하여 미래의 위험을 줄이기 위해 적응해야 했습니다.
예측 기간 동안 전력 집적 회로 분야가 가장 큰 분야가 될 것으로 예상됩니다.
전력 집적회로 분야는 여러 기능을 하나의 칩에 통합하여 다양한 용도의 효율성과 성능을 향상시켜 예측 기간 동안 가장 큰 성장세를 보일 것으로 예상됩니다. 다이오드나 트랜지스터와 같은 개별 전력 부품과 달리 전력 IC는 제어, 구동 및 보호 회로를 MOSFET 및 IGBT와 같은 전력 스위칭 장치와 통합합니다. 또한, 전력 IC는 최적화된 회로 설계와 상호 연결 감소를 통해 더 나은 열 관리와 높은 신뢰성을 제공합니다. 에너지 효율적인 소형 전자제품에 대한 수요가 증가함에 따라, 전력 IC는 다양한 전자 제품 및 시스템에서 폼팩터 소형화, 에너지 효율 개선 및 성능 향상에 중요한 역할을 하고 있습니다.
예측 기간 동안 실리콘 카바이드(SiC) 부문이 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예상됩니다.
SiC(실리콘 카바이드) 부문은 기존 실리콘에 비해 우수한 재료 특성으로 인해 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예상되며, SiC 디바이스는 높은 절연 파괴 전계 강도를 가지고 있어 효율을 유지하면서 더 높은 전압과 온도에서 작동할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 전도 손실이 감소하여 전력 전자 시스템의 소형화 및 고효율화를 가능하게 합니다. 또한, SiC는 열전도율이 높아 방열성이 향상되어 고전력 작동 시 신뢰성과 성능이 더욱 향상됩니다. 제조업체들이 생산 공정을 개선하고 비용을 절감함에 따라 SiC 반도체의 보급이 가속화되어 전력전자 분야의 기술 혁신을 촉진하고 에너지 효율이 높은 기술로의 전환에 기여할 것으로 예상됩니다.
아시아태평양은 외삽 기간 동안 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다. 도시가 확장되고 현대화됨에 따라 스마트 그리드, 전기자동차, 산업 자동화 등 다양한 용도에서 효율적인 전력 관리 솔루션에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 전력 반도체는 이 지역 전체에서 도시 에너지 수요가 증가함에 따라 에너지 효율을 높이고, 탄소 배출량을 줄이며, 안정적인 전력 공급을 보장하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 도시 인프라에 사물인터넷(IoT) 및 인공지능(AI)과 같은 첨단 기술의 통합은 이 지역 전체에서 복잡한 데이터 처리와 실시간 의사결정을 처리할 수 있는 견고한 반도체 디바이스에 대한 수요를 더욱 증폭시키고 있습니다.
예측 기간 동안 유럽이 유리한 성장세를 보일 것으로 예상됩니다. 보다 엄격한 환경 기준과 야심찬 기후 목표에 따라 각국 정부는 전력 반도체를 포함한 에너지 효율이 높은 기술의 지역적 채택을 장려하고 의무화하도록 장려하고 있습니다. 이러한 규제는 보다 효율적이고 지속 가능한 반도체 솔루션 개발에 대한 혁신과 투자를 촉진합니다. 또한, 정부가 제공하는 재정 지원과 연구 보조금은 산업계와 연구 기관의 협력을 촉진하고 지역 전체의 기술 발전을 위한 탄탄한 생태계를 조성하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Power Semiconductor Market is accounted for $76.25 billion in 2024 and is expected to reach $124.41 billion by 2030 growing at a CAGR of 8.5% during the forecast period. Power semiconductors are electronic devices designed to handle large electrical currents and voltages efficiently. Unlike small-signal semiconductors used in low-power applications, power semiconductors are optimized for high voltage and current ratings, often capable of switching or regulating substantial amounts of electrical power. Each type has specific characteristics suited for different power management needs, balancing factors like switching speed, voltage blocking capability, and efficiency.
According to Shopify, income from smartphone sales peaked at USD 481 billion in 2021 and is predicted to surpass USD 500 billion by 2026. According to China's Development Plan for the New Energy Automobile Industry (2021-2035), EVs could include a 25% market share by 2025.
Rise in demand for power electronics
The increasing demand for power electronics is substantially boosting the power semiconductor market. Power electronics play a crucial role in converting and managing electrical power in various applications, including renewable energy systems, electric vehicles, industrial equipment and consumer electronics. The global shift towards sustainable energy sources such as solar and wind power requires efficient power conversion technologies, where power semiconductors are integral. Additionally, the proliferation of electric vehicles necessitates advanced power semiconductor solutions for efficient energy management and motor control.
High initial investment costs
The power semiconductor industry faces significant barriers due to high initial investment costs, which impede innovation and market entry. These costs primarily stem from the complex and capital-intensive nature of semiconductor manufacturing processes, including research and development, fabrication facilities (fabs), and equipment. Building and maintaining cutting-edge fabs require substantial financial resources, often in the billions of dollars, making it difficult for new players or smaller companies to compete with established giants in the industry. However, these financial barriers create a high threshold for entry into the market and inhibit smaller firms from scaling up operations or investing in research for next-generation semiconductor technologies.
Increasing demand for energy efficiency
The increasing demand for energy efficiency has propelled the growth of power semiconductors. These semiconductors play a crucial role in improving the efficiency of power conversion and management systems, thereby reducing energy consumption and operational costs. Key drivers include the rapid adoption of electric vehicles, the expansion of renewable energy infrastructure, and the proliferation of smart grid technologies. Power semiconductors enable higher efficiency in converting and controlling electrical power, minimizing energy losses during transmission and utilization. As global initiatives prioritize sustainability and carbon footprint reduction, the demand for advanced power semiconductor technologies is expected to continue growing.
Integration and compatibility issues
Integration and compatibility issues in power semiconductors refer to challenges arising from the need to combine different semiconductor technologies or materials on a single chip or within a single system. Power semiconductor devices, such as MOSFETs and IGBTs, are crucial for efficient power conversion and control in various applications from renewable energy systems to electric vehicles. However, integrating these devices poses significant technical hurdles. Compatibility issues arise due to differences in electrical characteristics, thermal properties, and manufacturing processes between different semiconductor materials and technologies.
The COVID-19 pandemic significantly impacted the power semiconductor industry. Initially, disruptions in the global supply chain caused delays in manufacturing and distribution of semiconductors, leading to shortages and price fluctuations. This was exacerbated by factory shutdowns and reduced production capacities as manufacturers struggled with labor shortages and logistical challenges. Companies in the power semiconductor sector had to adapt by accelerating digital transformation efforts, implementing remote work policies, and diversifying supply chain sources to mitigate future risks.
The Power Integrated Circuits segment is expected to be the largest during the forecast period
Power Integrated Circuits segment is expected to be the largest during the forecast period by combining multiple functionalities onto a single chip to enhance efficiency and performance in various applications. Unlike discrete power components, such as diodes and transistors, Power ICs integrate control, drive, and protection circuitry with power switching devices like MOSFETs or IGBTs. Power ICs also facilitate better thermal management and higher reliability due to optimized circuit design and reduced interconnects. As the demand for energy-efficient and compact electronic devices grows, Power ICs play a crucial role in enabling smaller form factors, improved energy efficiency, and enhanced performance across a wide range of electronic products and systems.
The Silicon Carbide (SiC) segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Silicon Carbide (SiC) segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period due to its superior material properties compared to traditional silicon. SiC devices offer higher breakdown electric field strength, enabling them to operate at higher voltages and temperatures while maintaining efficiency. This characteristic results in reduced conduction losses, allowing for smaller, more efficient power electronic systems. Additionally, SiC's higher thermal conductivity enhances heat dissipation, further improving reliability and performance under high-power operation. As manufacturers continue to refine production processes and reduce costs, the widespread adoption of SiC semiconductors is expected to accelerate, driving innovation in power electronics and contributing to the transition towards more energy-efficient technologies.
Asia Pacific region commanded the largest market share over the extrapolated period. As cities expand and modernize, there is a burgeoning need for efficient power management solutions in various applications such as smart grids, electric vehicles, and industrial automation. Power semiconductors play a crucial role in enhancing energy efficiency, reducing carbon footprints, and ensuring reliable power delivery amidst increasing urban energy demands throughout the region. Moreover, the integration of advanced technologies like Internet of Things (IoT) and artificial intelligence (AI) in urban infrastructure further amplifies the requirement for robust semiconductor devices capable of handling complex data processing and real-time decision-making across the region.
During the projected time frame, Europe region is estimated to witness lucrative growth. Stricter environmental standards and ambitious climate goals have pushed governments to incentivize and mandate the regional adoption of energy-efficient technologies, including power semiconductors. These regulations drive innovation and investment in the development of more efficient and sustainable semiconductor solutions. Moreover, financial support and research grants provided by governments encourage collaboration between industry players and research institutions, fostering a robust ecosystem for technological advancement across the region.
Key players in the market
Some of the key players in Power Semiconductor market include Analog Devices, Inc, Fairchild Semiconductor International, Inc, Fuji Electric Co., Ltd, Infineon Technologies AG, Magnachip Semiconductor Corporation, Mitsubishi Electric Corporation, NXP Semiconductors N.V., Renesas Electronics Corporation, Semikron International GmbH, Silicon Laboratories Inc, STMicroelectronics N.V. and Toshiba Corporation.
In October 2023, Kia Corporation and Hyundai Motor Company announced a deliberate collaboration with Infineon Technologies AG, a universal semiconductor lead, in order to secure power semiconductors in support of the rising electric vehicle demand across the globe. As per the deal, Kia and Hyundai will buy core power semiconductors for automobiles, such as insulated-gate bipolar transistor (IGBT), diode, and silicon carbide (SiC) power modules.
In June 2023, Mitsubishi Electric Corporation announced that the company would begin shipping samples of its new NX-type full-SiC (silicon carbide) power semiconductor module for industrial equipment.
In May 2023, Toshiba Electronics Europe launched a new 150V N-channel power MOSFET based upon their latest generation U-MOS X-H Trench process. The TPH9R00CQ5 is specifically designed for high-performance switching power supplies such as those used in communication base stations and other industrial applications.