[파워반도체시장, 파워반도체] 세계 파워반도체 시장에 관한 조사결과 2014 / 야노경제연구소

세계 파워반도체 시장에 관한 조사결과 2014－SiC 파워반도체는 2016년부터 본격적으로 시장 형성-

【자료체재】
자료명：「진전하는 파워반도체의 최신 동향과 장래 전망 2014-2015」
발간일：2014년 6월 30일
체재：A4판 139페이지

【조사요강】
야노경제연구소에서는 다음의 조사요강으로 세계 파워반도체 시장에 관한 조사를 실시했다.
1. 조사기간：2013년 10월~2014년 6월
2. 조사대상：파워반도체 메이커, 웨이퍼 메이커, 시스템 메이커
3. 조사방법：당사 전문 연구원의 직접 면담, 전화•e-mail을 통한 청취 및 문헌조사 병용

＜파워반도체란＞
 파워반도체란 주로 인버터 회로나 컨버터 회로로 사용되고 있으며, 전력의 스위칭이나 변환, 모터 제어 등에 필요한 반도체소자를 가리킨다.
 본 조사에서는 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)/IPD(Intelligent Power Device)와 다이오드, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 파워 모듈, 바이폴러 트랜지스터 등의 파워 디바이스를 대상으로 하며, Si파워반도체와 SiC, GaN등 차세대 재료 파워반도체를 합쳐 시장규모를 산출했다.

【조사결과 서머리】
◆2013년 세계 파워반도체 시장은 143억 1,300만 달러로 성장　
2013년 세계 파워반도체 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 전년대비 5.9% 증가한 143억 1,300만 달러가 되었다. 2012년은 마이너스 성장했지만, 2013년에는 중국시장의 수요 회복, 자동차분야의 꾸준한 성장, 신에너지용 기기에 대한 투자 확대 등을 견인으로 플러스 성장했다.

​◆백색가전, 자동차, 산업기기용 수요가 시장을 견인해, 2020년 세계 파워반도체 시장은 294억 5,000만 달러가 될 것으로 예측
2014년에도 플러스 성장이 전망되며, 2015년 이후는 백색가전, 자동차, 산업기기용의 수요 확대가 기대된다. 디바이스별로 살펴보면, 파워 모듈이 가장 크게 성장하고, 차세대 자동차(HV/EV)와 신에너지용 기기, 공장설비 등 성장분야에서의 보급 확대가 전망되어, 2020년 세계 파워 반도체 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 294억 5,000만 달러가 될 것으로 예측한다.

◆SiC, GaN등을 사용한 차세대 파워반도체 시장은 2016년부터 본격적으로 SiC 시장이 형성되어, 2020년의 시장규모는 28억 2,000만 달러에 이를 것으로 예측
Si 파워반도체의 성능이 물리적 한계에 근접하고 있는 가운데, Si보다 저손실, 고속 스위칭, 고내열성이 실현 가능한 SiC, GaN를 사용한 차세대 파워반도체가 주목받고 있다. 지금까지 SiC는 다이오드의 채용이 중심이었지만, 2013년부터 트랜지스터의 탑재도 일부 용도에서 시작되고 있다. 2014년 후반부터 디바이스 메이커들에서 6 인치 SiC 웨이퍼로의 양산이 시작되며, 2015~2016년에 걸쳐 코스트 다운과 채용 용도의 확대가 진행된다. SiC 파워반도체가 시장을 견인해, 2020년의 세계 차세대 파워반도체 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 28억 2,000만 달러가 될 것으로 예측한다.

【조사결과의 개요】
1. 2013년의 시장 개황과 2014년의 전망
 2013년의 세계 파워반도체 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 전년대비 5.9% 증가한 143억 1,300만 달러가 되었다(도표1 참조).
2013년에 플러스 성장을 하게 된 요인으로는 다음의 3가지를 들 수 있다.

　(1) 중국시장의 회복
　(2) 자동차분야의 수요 확대
　(3) 신에너지용 기기에 대한 투자 확대

 2012년에는 중국시장의 수주가 부진했지만, 2013년 후반부터 산업기기와 백색가전, 신에너지용 기기, 전철 등의 분야에서 수요가 회복되었다. 산업기기 분야는 범용 인버터, 서보모터용이 호조로, 저비용 범용 인버터의 공장설비에 대한 보급이 진행되고 있다. 그 밖에, 자동차용의 설비 투자가 확대하면서 생산라인의 조립용 로봇에 탑재되는 서보모터용 IPM(Intelligent Power Module, 이하 IPM)의 수요도 증가하고 있다. 또, 백색가전에서도 재고 조정이 일단락되면서 한 때 둔화했던 에어컨의 인버터화율도 점차 50%를 넘고 있다.
 자동차 분야에서는 세계 자동차 판매대수가 꾸준히 증가하면서 차재용 다이오드와 MOSFET, IGBT 모듈 등의 수요가 확대하고 있다. 특히, 저연비로 직결되는 아이들 스톱 시스템(이하, ISS)과 전동 파워 스티어링(이하, EPS)의 시장규모가 확대하고, HV(Hybrid Vehicle 이하, EV)도 일본시장을 중심으로 증가했다.  
 또, 차량에 탑재되는 전장품이 증가세를 나타내고 있어, ECU(Electronic control unit, 이하 ECU)에 실장되는 다이오드와 MOSFET의 수요도 확대하고 있다.
 유럽 태양광발전산업협회(EPIA)의 발표에 따르면, 2013년 세계 태양광발전의 연간 도입량은 전년대비 두 자리수 성장을 나타내, 중국이 연간 도입량에서 1위를 차지했으며, 2위는 일본, 3위는 미국이었다. 이에, 2012년부터 계속 일본과 미국에서 태양광 발전용 PCS(파워 컨디셔너, 이하 PCS)용 IGBT 모듈 출하는 호조세를 나타내고 있으며, 중국용도 수요가 회복되고 있다.
 2013년 후반부터 시장은 계속 견조한 흐름을 나타내고 있어, 2014년 세계 파워반도체 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 전년대비 6.2% 증가한 152억 달러가 될 것으로 예측한다. 정보•통신 분야에서는 PC나 LCD-TV, 각종 디지털가전용 MOSFET 수요가 회복되고 있어, 일부 파워 반도체 메이커는 2014년 전반의 공장 가동률이 80~100%에 달했다. 이 때문에, 하반기 수주를 일부 사절하고 있는 메이커가 나타나고 있는 등 하반기 계획치대비 전망을 상향 수정하는 메이커도 나올 것으로 보인다.
 산업기기에서도 중국시장용 범용 인버터와 서보모터, 백색가전용 IPM 출하가 계속 호조세이며, 전철용 수요도 돌아오고 있다. 또, 아시아 시장에서의 백색가전 출하도 호조로, 백색가전용 IPM를 생산하는 메이커의 공장 가동률은 풀 생산에 가까운 상황이다.
 자동차 판매대수도 계속 호조세를 나타내고 있어, 자동차용 MOSFET, 다이오드도 꾸준히 확대할 전망이다.

2. 향후 가능성과 예측
2-1. 2020년까지의 파워반도체 시장 예측
 2020년의 세계 파워반도체 시장(메이커 출하금액 기준)은 294억 5,000만 달러가 될 것으로 예측한다. 2013~2020년까지의 연평균 성장률은 10.9%로, 2020년의 시장규모는 2013년의 2.1배가 된다.(도표1 참조)
 수요분야별로 살펴보면, 앞으로도 백색가전과 산업기기, 자동차 분야가 파워반도체 시장을 견인한다. 백색가전은 중국, 동남아시아 국가들의 경제성장에 맞춰 보급 확대가 진행되고 있으며, 특히, 에어컨의 인버터화율이 상승하고 있다. 이 때문에, 내압 600V의 IPM 수요가 증가할 것으로 예측되면서 파워반도체 메이커들은 IPM의 생산능력 확대를 위한 설비 투자를 진행하고 있다.
 산업분야에서는 범용 인버터와 서보모터 등의 산업기기•설비, 태양광 발전과 풍력 발전 등의 신에너지용 기기, 전철용의 수요가 확대한다. 범용 인버터와 UPS(무정전 전원장치 이하, UPS)는 신흥국 시장의 공장설비에서 채용률이 상승하고 있으며, 서보모터도 반도체 제조장치와 산업 로봇용 수요가 신장할 것으로 예측된다. 태양광 발전은 중국과 일본과 미국, 풍력 발전은 아시아가 수요의 중심이 된다. 인도나 브라질 등 신흥국에서도 태양광 발전 프로젝트가 2014~2015년에 걸쳐 형성될 예정으로, 내압 1200V의 IGBT 모듈 수요가 확대할 전망이다. 풍력 발전도 유럽에서 아시아 시장으로의 수요 확대가 기대되고 있어, 육상에서 해상 풍력 발전으로의 설비 투자가 활발히 일어나고 있다. 또, 풍차의 대형화가 추진되고 있어, 그에 따른 IGBT 모듈의 대용량화, 매트릭스 컨버터의 채용 등도 진행될 것으로 보인다.
 자동차는 연비 향상과 CO2 감축을 위해 EPS와 ISS의 보급이 진행되어, 탑재되는 ECU 수도 증가해 차량 1대당 사용되는 파워반도체의 수가 증가한다. 유럽에서는 EURO 6(유럽의 배기가스 규제)에 대응하기 위해 차량 전원의 48V화가 본격화될 가능성이 높아, 그에 따른 파워반도체의 탑재 개수도 한층 더 늘어난다. 또, 세계 HV/EV(Electric Vehicle 이하, EV) 출하대수는 2020년 1,200만대 규모에 이를 것으로 보여, IGBT 모듈의 수요도 확대할 전망이다. EPS와 전동 에어컨, 전동 펌프용 등의 파워 반도체는 코스트 다운을 위해 모듈화가 진행될 것으로 생각된다.

2-2. SiC와 GaN 등의 차세대 파워반도체의 채용 동향
 SiC와 GaN 등의 차세대 파워반도체 세계 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 2020년에 28억 2,000만 달러가 될 것으로 예측한다. 2013~2020년까지의 연평균 성장률은 63.6%이다.
 먼저 시장이 형성되고 있는 SiC 파워반도체는 2014년 후반부터 2015년에 걸쳐 각 사에서 6인치 SiC 웨이퍼로의 양산, 트렌치 타입의 제품 투입이 시작되어, SiC 트랜지스터의 코스트 다운이 진행된다. 이 때문에, 다이오드뿐만 아니라, 스위칭 소자에 SiC 트랜지스터 적용이 시작되면서 풀 SiC 모듈 표준품의 시장 투입이 활발해질 것으로 생각된다. 특히, SiC 파워반도체의 채용 메리트가 큰 것은 장시간 가동의 고효율이 요구되는 태양광 발전용 PCS와 UPS, 산업기기용 전원 등이다. 이미 일부 특수 산업기기에 SiC 트랜지스터 탑재가 시작되고 있지만, 본격적인 채용은 2015년 이후이다. 또, SiC 파워반도체를 채용한 태양광 발전용 PCS는 유럽 메이커가 선행하고 있었지만, 일본에서도 10kW이상의 PCS를 중심으로 2015년부터 탑재가 시작된다. 차재 분야는 PHV(Plug-in Hybrid Vehicle) /EV용 차재 충전기에 채용이 시작되고 있으며, 승압 컨버터 등에서의 평가시험이 진행되고 있다. HV/EV의 메인 인버터에 대한 채용은 2019~2020년경이 될 전망으로, 차재 분야에서의 SiC 파워반도체 보급 확대는 2020년 이후가 될 가능성이 높다.
 GaN 파워반도체는 2013년부터 내압 600V GaN 트랜지스터의 샘플 출하가 시작되었다. 양산은 SiC 파워 반도체보다 늦지만, 2015년부터  2016년에 걸쳐 서버와 통신기지국용 전원, 가정의 태양광 발전용 PCS에서의 채용이 전망되며, PC용 AC어댑터, 평판 디스플레이, 차재 충전기 등에서도 평가시험이 시작되고 있다. 2017~2018년에는 6 인치에서 8 인치의 GaN On Si웨이퍼로의 양산이 시작되어, 코스트 다운을 통한 시장 확대가 기대된다.