전기전자/정보통신

미쓰비시전기 기보_2018.3 권두언 (p1)

파워 디바이스 시장
2025년을 목표로 확대되는
이케야마 토모야(池山智也) / ㈜야노경제연구소 Industry Technologies Unit 주임연구원

환경규제, 성(省)에너지화의 영향으로 파워 디바이스 시장은 견고하게 성장하고 있다. 1999년의 파워 디바이스 세계 시장 규모는 57억달러였지만 2015년은 2배 이상 증가한 148억달러까지 확대되었다. 1999년부터 2015년까지의 연평균 성장률은 6.2%다(야노경제연구소 추계). 이는 WSTS(세계반도체시장통계)의 세계 반도체 시장의 연평균 성장률(5.2%)을 웃도는 수치다. 파워 디바이스 시장의 견인역할이 신규로 교대되면서 높은 성장률을 유지해 왔다는 것을 알 수 있다.

최초에 파워 디바이스를 견인한 것은 디스크리트 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)다. 휴대전화나 컴퓨터, 슬림형 텔레비전, 디지털가전 등의 민생기기가 수요의 중심이며, 2005년의 파워 디바이스의 세계 시장에서 차지하는 MOSFET의 비율은 60%를 넘는다. 또한, 당시의 점유율 탑10에 속하는 기업 가운데 8사가 디스크리트 매출이 중심인 기업이었다. 그러나 2008년의 리먼 쇼크의 영향으로 탑재기기의 저가격화가 진행되면서 일본의 파워 디바이스 기업의 우위성은 서서히 떨어졌다.

이와 같은 상황에서 새로운 견인역할을 담당한 것이 파워 모듈이다. IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)모듈과 IPM(Intelligent Power Module)이 백색가전(냉장고나 세탁기, 에어컨 등 대형 가전제품), 태양광∙풍력발전, 서보모터, 범용 인버터, UPS(무정전 전원공급장치), 전철 등에서 사용되고 있으며, 2015년의 시장 전체에서 차지하는 파워 모듈의 비율은 26%까지 상승하였다(2005년은 10% 전후). 기업의 점유율에도 변동이 일어났다.

파워 모듈의 매출 비율이 높은 기업의 점유율이 확대되었고 미쓰비시전기는 세계 점유율 2위로 약진하였다. 앞으로도 산업용 로봇이나 공작기계, 반도체 제조장치 등이 견고하게 추이하면서 서보모터용 IPM은 늘어날 것이다. UPS용 IGBT모듈은 IoT시장의 확대로 인해 대규모 데이터센터의 설비투자가 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 북미나 인도, 중국 시장에서의 수량 증가를 기대할 수 있다. 백색가전도 중국뿐 아니라 인도나 동남아시아가 보급이 중심이 되면서 인버터 에어컨이나 냉장고용 소형 IPM의 수요가 확대되고 있다. 이 때문에 파워 모듈의 세계시장 규모는 2015년의 37억달러에서 2020년에는 58억달러로 증가하고, 출하 수량은 1억 2,500만개에서 2억 1,000만개로 확대될 것이다.

또한, 2020년 이후에 자동차의 전동화가 급속하게 진전될 것이 예상되기 때문에 자동차용 파워 모듈이 새로운 견인역할로서 주목을 받고 있다. 지금까지 자동차의 경우는 모터에 의한 제어부분이 증가하면서 자동차 1대당 탑재되는 파워 디바이스의 수는 매년 증가했었다. 현재는 디스크리트 다이오드나 MOSFET가 중심이며, 2015년의 차량탑재용 파워 디바이스의 세계 시장 규모는 34억달러이지만 2025년에는 세계적인 저연비∙배기가스 규제의 영향으로 96억달러로 성장할 것으로 예측된다.

이미 유럽에서는 엄격해지는 연비규제에 대응하기 위해 차량의 전동화가 본격화되고 있다. 중국에서도 2019년부터 NEV법(New Energy Vehicle 규제법)이 실시될 예정이다. 이로 인해 48V시스템이나 플러그인하이브리드카(PHV)/전기자동차(EV)의 차종 전개가 세계의 자동차기업에서 활발하게 이루어지고 있으며, 이에 따라 차량탑재용 MOSFET, IGBT모듈의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 특히 PHV/EV에 탑재되고 있는 인버터용 IGBT모듈은 일본의 파워 디바이스 업체가 지금까지 리드하고 있다. 또한 내환경성능 향상이나 고방열, 소형화에서 필요로 하는 IGBT칩, 다양한 모듈의 주변기술을 보유하고 있다.

또한, 실용화가 기대되고 있는 실리콘카바이드(SiC)에 대해서도 일본 기업이 착실하게 기술력을 향상시키고 있다. 이 때문에 새로운 어플리케이션에 대한 전개와 견고한 확대가 전망되는 파워 디바이스 시장에서 일본의 파워 디바이스 업체가 담당하는 역할은 크다고 말할 수 있다.

▶목차
특집: 파워 디바이스

1. [권두언] 2025년을 목표로 확대되고 있는 파워 디바이스 시장
2. [권두논문] 파워모듈의 최신 동향과 전망
3. 민생용 RC-IGBT칩 기술
4. 고온 동작 패키지 구조
5. 에폭시 수지 봉지(Sealing) 패키지 기술
6. 3.3kV Full SiC 파워모듈
7. SLC기술과 신PC-TIM에 의한 열 스트레스 저감
8. 산업용 제7세대 IGBT의 CIB타입
9. 제7세대 IPM ‘G1시리즈’의 라인업 확충
10. 초소형 Full SiC ‘DIPIPM’
11. 차량탑재용 초소형 ‘DIPIPM’
12. 자동차용 미쓰비시 파워모듈의 개발 동향
13. ‘DIPIPM+’에 의한 인버터 설계 최적화
14. 파워 디바이스의 품질과 신뢰성을 지원하는 분석평가기술
15. 관련 거점 소개
16. 특허와 신안(新案)
-전력용 반도체장치
-반도체 제조장치 및 반도체 제조방법
-파워 디바이스

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