전력 개별 소자 및 모듈 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 유형별(전력 개별 소자, 전력 모듈), 구성 요소별(사이리스터, 다이오드, 정류기, MOSFET, IGBT, 기타), 재료별(SiC, GaN, 기타), 산업 분야별(통신, 산업, 자동차, 신재생 에너지, 소비재 및 기업, 군사, 방위 및 항공우주, 의료) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2023-2031년

시장 역학

글로벌 전력 개별 소자 및 모듈 시장 동인

다양한 산업 분야에서 전력 전자 모듈에 대한 수요 증가

전자공학의 한 분야로 알려진 것은 "전력 전자 장치반도체는 전력을 변환하고 제어하는 ​​분야입니다. 탄화규소 반도체는 높은 항복 전기장 강도와 넓은 밴드갭과 같은 특성 덕분에 전력 전자 분야에 활용됩니다. 예를 들어, 이러한 부품은 수력 발전 차량의 주 인버터, 좌석 제어 장치, 제동 시스템 등 자동차 전자 장치를 제어하는 ​​데 매우 중요합니다.

SiC 전력 전자 장치는 항공기에 통합된 발전기 및 액추에이터의 에너지 변환에도 사용됩니다. 전력 전자 장치는 소비자 가전, 산업용 모터 드라이브, 항공 및 자동차 등 다양한 산업 분야에서 사용 빈도가 높아짐에 따라 시장이 확대되고 있습니다. 따라서 산업 공정이나 전기 및 전자 장치 작동에 필요한 효율적인 전력 제어 및 관리 기능을 제공하기 때문에 다양한 산업 분야에 적합합니다. 이러한 요인들이 시장 성장을 견인하고 있습니다.

전기차, 플러그인 전기차, 하이브리드 전기차에 대한 수요 증가

실리콘 반도체 기술 기반의 기존 전력 전자 장치의 효율은 일반적으로 85%에서 95% 사이입니다. 이로 인해 전기 에너지의 약 10%가 열 형태로 손실됩니다. SiC 소자의 전기장 강도는 실리콘 반도체보다 거의 10배(2.8MV/cm 대 0.3MV/cm) 높습니다. 이러한 높은 전기장 강도 덕분에 SiC 기판에 더 얇은 층 구조를 적용할 수 있습니다. 또한, SiC의 고주파 스위칭은 전기 자동차에서 전력 손실을 줄이는 데 기여합니다.

SiC는 순수 Si 기반 반도체 소자보다 열전도율이 3배 높아 고온에서의 작동이 가능합니다. 전기차와 하이브리드차에 대한 수요 증가로 인해 여러 시장 참여 업체들이 SiC 기반 솔루션 생산에 상당한 투자를 하고 있습니다. 인피니언 테크놀로지스와 같은 주요 기업들은 전기차 및 태양광 인버터 시장의 성장에 힘입어 전력 소자 생산에 막대한 투자를 하고 있습니다. 예를 들어, 인피니언 테크놀로지스와 크리는 2018년 2월 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼 공급을 위한 전략적 장기 계약을 체결했습니다. 따라서 SiC에 대한 수요 증가는 전력 소자 생산에 큰 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.전기 자동차시장 성장을 촉진합니다.

글로벌 전력 개별 소자 및 모듈 시장 제약 요인

간 재료의 부족

GaN 기반 전력 부품은 동일한 저항값과 항복 전압에서 실리콘 부품보다 더 소형화된 형태로 제작할 수 있기 때문에 시장에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 GaN 전력 소자의 광범위한 상용화를 가로막는 가장 큰 장애물은 바로 공급 부족입니다. 일부 GaN 소자는 쉽게 구할 수 있지만, 선택의 폭이 제한적입니다. 특히 오프라인 전원 공급 장치에 필요한 600V 이상의 전압을 요구하는 소자는 더욱 부족합니다. 또한, 표준화된 소자 정격 및 특성이 부족하여 GaN 전력 소자의 광범위한 도입을 저해하고 있습니다. 시중에 나와 있는 어떤 소자에 대해서도 실질적인 대체 공급원이 없다는 점이 GaN 소자의 광범위한 보급을 가로막는 가장 큰 과제입니다.

글로벌 전력 개별 소자 및 모듈 시장 기회

정부의 고전압 직류(HVDC) 및 스마트 그리드 관련 정책

고전압 직류(HVDC) 전력 전송 시스템과 스마트 그리드에는 GaN 전력 소자가 사용됩니다. 이러한 소자는 신뢰성이 높고, 유연한 네트워크 토폴로지를 제공하며, 부하 조정 능력이 뛰어나고, 실시간 문제 해결을 가능하게 합니다. GaN 전력 소자는 고전압을 제어할 수 있어 고주파 스위칭을 통해 효율을 향상시킬 수 있습니다. 또한, GaN 전력 모듈은 모듈형 멀티레벨 컨버터(MMC)에 사용되어 전력 손실을 줄여줍니다. 따라서 GaN 전력 소자 모듈을 사용하는 컨버터는 HVDC 시스템에서 널리 사용되고 있습니다.

또한 중국, 일본, 미국 등 여러 국가 정부가 전력망 강화를 위해 스마트 그리드 기술에 대규모 투자를 하고 있습니다. 따라서 이러한 모든 요인들이 전력 개별 소자 및 모듈 시장의 성장에 유리한 기회를 제공할 것으로 예상됩니다.

지역 분석

지역별로 전 세계 전력 개별 소자 및 모듈 시장은 북미, 유럽, 아시아 태평양 및 라메이카(LAMEA)로 구분됩니다.

아시아 태평양 지역이 세계 시장을 주도하고 있다

아시아 태평양 지역은 세계에서 가장 중요한 전력 개별 부품 및 모듈 시장입니다.아시아 태평양 지역은 고전압 발전소의 풍부한 자원, 전력 모듈 수요 증가, 인구 증가 등으로 인해 전력 개별 소자 및 모듈 시장의 성장률 측면에서 가장 유망한 지역입니다. 또한, 전체 전력 에너지의 약 70%가 전력 부품을 포함하는 전력 전자 시스템을 통해 처리되는 것으로 추산됩니다. 이러한 장치는 자동차, 신재생 에너지 발전소, 전력망 인프라 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있습니다. 뿐만 아니라, 여러 기업들이 첨단 기술을 활용하여 전력 인프라 구축에 박차를 가하고 있습니다. 다양한 산업 분야의 기업들은 전력 관리를 위해 전력 소자의 중요성을 인식하고 있으며, 자동 스위칭 장치와 전력 모듈에 대한 높은 수요 또한 시장 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다.

유럽은 예측 기간 동안 연평균 6.5%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.유럽은 전력 개별 소자 및 모듈 시장에서 전 세계적으로 두 번째로 큰 생산 시장입니다. 자동차 산업에서 전력 관리 장치의 채택이 증가함에 따라 시장 성장이 촉진되고 있습니다. 또한 유럽 기업들이 전력 전자 장치에 대한 인식을 적극적으로 높여 시장 성장을 견인하고 있습니다. 디지털 전자 장치의 증가와 첨단 전기 자동차 및 첨단 가상 시스템의 높은 도입률은 유럽의 전력 개별 소자 및 모듈 시장에 다양한 성장 기회를 제공하고 있습니다. 첨단 전기 자동차에 대한 수요 증가로 인해 유럽 국가들의 전력 개별 소자 및 모듈 시장은 곧 빠른 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 정부의 적극적인 지원 정책(자금 지원, 소규모 기업 인수, 저전력 소비 장치 도입 등) 또한 시장 전반의 성장을 촉진하고 있습니다.

또한, 향상된 효율성, 내구성 및 최소한의 왜곡과 같은 요소들이 소형 전력 모듈에 대한 수요를 촉진하고 있습니다. 더 나아가 자동화 애플리케이션 및 실시간 모니터링에 대한 수요 증가는 이 지역의 전력 부품 수요를 이끄는 또 다른 요인입니다.

북미는 전력 개별 부품 및 모듈 시장에서 상당한 매출 점유율을 차지하고 있습니다. 이는 미국과 캐나다와 같이 정부가 전기차(EV) 및 하이브리드 전기차(HEV) 사용을 장려하여 대기오염을 줄이기 위한 노력을 기울이고 있는 국가들의 존재에 기인합니다. 이러한 차량들은 전력 부품을 대규모로 사용하고 있습니다. 또한, 미국의 막대한 국방 예산 역시 북미 지역 전력 개별 부품 및 모듈 시장 성장의 중요한 요인입니다. 미국에 기반을 둔 전력 부품 기업들은 전자전 및 첨단 레이더 분야에서 전력 부품이 선호되면서 국제 군사 정책의 혜택을 받고 있습니다. 이 밖에도 북미 지역에서 전력 모듈 채택이 증가하고 전자 기기 판매량이 늘어나는 추세가 시장 성장을 견인하고 있습니다. 더 나아가, 전력 및 에너지 부문에서 내구성이 뛰어난 전력 모듈에 대한 수요 증가 또한 시장 성장을 촉진하는 요인입니다. 예를 들어, 전력 및 열 관리 회사인 델타 일렉트로닉스(Delta Electronics, Inc.)는 2018년 10월에 탄화규소(SiC) MOSFET 소자를 이용한 고속 전기차(EV) 충전기 개발 연구 프로그램을 발표했습니다.

LAMEA(라틴 아메리카, 중동 및 아프리카) 지역은 브라질, 사우디아라비아, 남아프리카공화국 및 기타 LAMEA 국가들을 포함합니다. 이 지역은 전 세계 전력 개별 소자 및 모듈 시장에서 작은 시장 점유율을 차지하고 있어 투자 잠재력이 높습니다. 첨단 기술 및 전자 애플리케이션에 대한 수요 증가와 소형 전력 모듈 및 IC에 대한 인식 제고는 이 지역의 전력 개별 소자 및 모듈 시장 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다.

세그먼트 분석

세계 시장은 유형, 구성 요소, 재료 및 산업 분야별로 구분됩니다.

유형에 따라세계 시장은 개별 전력 소자와 전력 모듈로 양분됩니다.

전력 모듈 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 5.3%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 전력 모듈은 절연 기판에 여러 개의 반도체 칩이 장착되고, 이 기판은 방열용 구리 베이스 플레이트에 장착되는 구조입니다. 이러한 모듈은 하프 브리지, 풀 브리지, 초퍼 등 다양한 구성으로 제공됩니다. IGBT 모듈은 고출력 산업용 애플리케이션 및 자동차 견인 분야에 널리 사용됩니다. 전력 모듈은 탁월한 효율성과 내구성 덕분에 지난 몇 년간 수요가 꾸준히 증가해 왔으며, 전력 관리의 차세대 혁신 기술로 자리매김하고 있습니다.

또한, 용접기, 압연기, 워터 펌프와 같은 고전압 응용 분야를 구동하기 위해 수많은 산업 분야에서 IGBT 및 MOSFET 모듈을 채택하고 있습니다. 유럽 국가에서는 전류 누설을 줄이고 효율을 향상시키기 위해 트롤리에 IGBT 기반 기술을 적용하고 있습니다. IGBT 모듈은 비용 효율성이 높고 고전압에서 쉽게 제어할 수 있어 현재 비즈니스 환경에서 선호되고 있으며, 이는 시장 성장을 견인하고 있습니다.

구성 요소를 기반으로세계 시장은 사이리스터, 다이오드, 정류기, MOSFET, IGBT 및 기타로 나뉩니다.

IGBT 부문은 시장에서 가장 중요한 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 7.81%를 기록할 것으로 예상됩니다. IGBT는 전자 스위칭 소자로 사용되는 전력 반도체의 일종입니다. 또한 소수 캐리어 소자로서 빠른 스위칭 속도와 높은 효율을 제공합니다. MOSFET과 BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)를 하나의 소자로 결합한 형태입니다. IGBT는 신재생 에너지원과 전기 자동차에서 스위칭 속도를 향상시키고 전력 손실을 방지하는 데 효과적입니다.

또한, 스마트 기기용 전력 전자 기술의 성장은 주요 기업들의 광범위한 연구 개발과 신제품 출시로 가속화되고 있습니다. IGBT 소자는 높은 효율성 덕분에 전기 자동차와 산업 시스템에 널리 사용되고 있습니다. 전기 자동차 수요의 급증과 고전압 작동 소자에 대한 필요성 증가는 에너지 및 전력, 자동차, 가전제품, 산업 분야에서 IGBT의 채택을 촉진하고 있습니다.

재료를 기반으로세계 시장은 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN) 및 기타 재료로 나뉜다.

GaN(질화갈륨) 부문이 시장을 주도하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 3.2%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. GaN 트랜지스터는 실리콘 기반 트랜지스터를 대체하는 향상된 성능의 소자로 발전해 왔습니다. 동일한 저항값과 항복 전압에서 실리콘 소자보다 더 소형화된 소자를 제작할 수 있습니다. 이러한 전력 소자는 매우 낮은 저항과 고주파 스위칭 특성을 구현할 수 있습니다. 이러한 특성은 고효율 전원 공급 장치, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 태양광 인버터 및 RF 스위칭에 활용됩니다. GaN 트랜지스터는 서버, IT 장비, 고효율 및 안정적인 전원 공급 장치, EV 및 HEV 장치용 전원 공급 장치에 적용 가능합니다.

무선 주파수 장비에서 GaN에 대한 수요 증가, 통신 산업에서의 채택 증가, AC 고속 충전기, LiDAR 및 무선 전력 공급에 대한 수요 급증이 GaN 전력 부품 시장의 성장을 견인하고 있습니다. 더욱이, 이러한 장치는 실리콘 장치에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다.

산업 분야별로전 세계 전력 개별 소자 및 모듈 시장은 통신, 산업, 자동차, 신재생 에너지, 소비자 및 기업, 군사, 방위 및 항공우주, 의료 분야로 세분화됩니다.

산업 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 6.5%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 전 세계 산업 부문은 상당한 변화를 겪고 있습니다. 클라우드 인프라, 기술 발전, 공급망 분석을 활용하여 이 분야의 산업들은 강력한 성장을 경험하고 있습니다. 또한, 산업 제조는 세계 GDP에 크게 기여하고 있기 때문에 개발도상국과 선진국 모두에게 매우 중요합니다. 고출력 산업용 스위칭 모드 전원 공급 장치(SMPS), 무정전 전원 공급 장치(UPS), 산업용 모터 구동용 가변 주파수 드라이브(VFD), 대형 태양광 인버터 등에 전력 모듈 사용이 증가함에 따라 산업용 전력 개별 소자 및 모듈 시장의 성장이 촉진되고 있습니다.