SiC 및 GaN 전력 소자 시장 규모, 산업 점유율, 성장 추세 및 예측(2023~2030년)

재료 기반:

재료 기반으로 시장은 다음과 같이 구분됩니다. SiC와 GaN까지. SiC 부문은 2022년 가장 큰 매출 점유율을 차지했습니다. SiC는 3.26eV의 밴드갭을 가지고 있어 고온 작동 및 고전압 기능을 제공합니다. 또한, SiC 전력 소자는 실리콘 소자에 비해 낮은 전도 손실, 높은 스위칭 주파수, 그리고 더 나은 효율을 제공합니다. 예를 들어, 2022년 8월, 도시바는 낮은 온 저항과 낮은 스위칭 손실을 제공하는 1200V 및 650V 제품을 특징으로 하는 새로운 3세대 SiC MOSFET인 TWxxNxxxC 시리즈를 출시했습니다. 이후, 차량의 전력 밀도를 높이기 위해 전기 자동차에 SiC 전력 소자가 적용되면서 시장 성장이 가속화되고 있습니다.

GaN 부문은 예측 기간 동안 가장 빠르게 성장하는 부문으로 부상할 것으로 예상됩니다. GaN은 3.4~3.6eV의 더 넓은 밴드갭을 가지고 있어 전력 소자의 고주파 작동을 제공합니다. 또한, GaN 전력 소자는 데이터 센터, 무선 통신 시스템 및 자동차 전자 장치에 더 높은 전력 밀도를 제공합니다. 또한, GaN 전력 소자는 기존 SiC 전력 소자와 쉽게 통합되어 GaN의 비용 효율성을 높여 시장 성장을 촉진합니다.

제품 기준:

제품 기준 시장은 전력 MOSFET, 사이리스터, 전력 다이오드, IGBT 등으로 구분됩니다. 전력 MOSFET 부문은 2022년에 가장 큰 매출 점유율을 차지했습니다. 전력 MOSFET의 낮은 게이트 구동 전력, 빠른 스위칭 속도, 그리고 향상된 병렬 연결 기능은 시장 성장을 견인하고 있습니다. 전력 MOSFET은 고전압 정격을 처리할 수 있습니다. 예를 들어, 2023년 6월, 미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric Corporation)는 철도 및 DC 전력 시스템을 포함한 대형 산업 장비를 위한 3.3kV 전압의 새로운 SBD 통합 SiC-MOSFET을 출시했습니다. 따라서 전력 MOSFET은 대부분의 전원 공급 장치, DC-DC 컨버터, 저전압 모터 컨트롤러 등 다양한 분야에 적용되어 시장 성장을 견인하고 있습니다.

IGBT 부문은 예측 기간 동안 가장 빠른 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상됩니다. IGBT는 산업용 애플리케이션에서 높은 신뢰성과 효율을 제공하는 전압 제어 소자입니다. 또한, IGBT는 높은 단락 회로 내성(TSC)을 갖추고 있어 가전제품에 적합합니다. 또한, MOSFET 대비 IGBT의 비용 효율성은 예측 기간 동안 시장 성장을 견인할 것으로 예상됩니다.

유형별:

유형별로 시장은 GaN 전력 모듈, SiC 전력 모듈, 이산 SiC, 이산 GaN으로 구분됩니다. SiC 전력 모듈 부문은 2022년 45.3%로 가장 큰 매출 점유율을 기록했습니다. SiC 전력 모듈은 여러 개의 SiC 전력 소자와 드라이버 및 보호 회로를 모듈 패키지에 통합한 것입니다. SiC 전력 모듈은 높은 전기-열 전도성과 매우 빠른 스위칭 속도를 자랑하여 재생 에너지 시스템 및 산업 자동화에 적합합니다. 예를 들어, 2023년 5월, Navitas Semiconductor는 에너지 저장 시스템(ESS), 태양광 인버터, 산업용 모션, 전기 자동차(EV)에 사용되는 650V~6,500V 전압 범위의 SiCPAK 모듈용 실리콘 카바이드 전력 제품을 출시했습니다. 또한, 디지털 전원 공급 장치, 3상 인버터, 전자 컨버터(AC-DC 및 DC-DC)에서 SiC 모듈의 낮은 출력 정전용량은 시장 성장에 기여하고 있습니다.

GaN 전력 모듈 부문은 예측 기간 동안 가장 빠른 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상됩니다. GaN 전력 모듈은 매우 낮은 게이트 전하량과 출력 정전용량으로 인해 에너지 손실을 줄이면서 높은 스위칭 속도를 제공합니다. 게다가 GaN 전력 모듈의 고급 보호 패키징이 시장 성장에 기여하고 있습니다. 따라서 오디오 증폭기, 데이터 통신 및 통신 서버용 컨버터에 GaN 전력 모듈을 적용함으로써 시장 성장이 가속화되고 있습니다.

응용 분야별:

응용 분야별로 시장은 다음과 같이 세분화됩니다. 전원 공급 장치, 전력 저장 장치, 무선 충전, 하이브리드 및 EV 부품, 모터 드라이브, PV 인버터, HEV 충전 장비 등이 있습니다. 하이브리드 및 EV 부품 부문은 2022년에 가장 큰 매출 점유율을 차지했습니다. SiC 및 GaN 전력 소자는 전기 및 하이브리드 자동차에서 에너지 효율을 개선하고, 전력 밀도를 높이며, 주행 거리를 연장하는 데 중요한 역할을 합니다. 전력 소자는 차량에 효율적인 전력을 공급하기 위해 온보드 충전기, DC-DC 컨버터, 모터 드라이브 및 인버터에 사용됩니다.

PV 인버터 부문은 예측 기간 동안 가장 빠른 CAGR 성장을 보일 것으로 예상됩니다. SiC 및 GaN 전력 소자는 태양광 시스템의 태양광 인버터에 광범위하게 사용됩니다. 재생 에너지 시스템의 전력 소자는 높은 전력 변환 효율과 향상된 신뢰성을 제공하여 효율적인 발전 효율을 보장합니다. 결과적으로 소비자의 전기 수요 증가는 재생 에너지 시스템에 대한 수요를 견인하고 있으며, 이는 SiC 및 GaN 전력 소자 시장의 성장을 촉진하고 있습니다.

최종 사용자 기준:

최종 사용자 기준으로 시장은 자동차, 항공우주 및 방위, 산업, 가전제품, 의료, 에너지 및 전력 등으로 세분화됩니다. 자동차 부문은 2022년에 가장 큰 매출 점유율을 차지했습니다. 소비자의 전기 자동차 및 하이브리드 자동차 채택 증가는 시장 성장을 견인하고 있습니다. SiC와 GaN은 전기 자동차의 모터 드라이브 및 전력 관리 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 전력 소자는 전기 자동차의 전도성 및 무선 충전에 사용되어 사용자에게 유연성과 편의성을 제공합니다. 결과적으로, 자동차 산업에서 와이드 밴드갭반도체 소재의 적용이 시장 성장을 촉진하고 있습니다.

에너지 및 전력 부문은 예측 기간 동안 가장 빠르게 성장하는 부문으로 부상할 것으로 예상됩니다. 고성능 반도체 소자는 발전, 전력 저장 및 배전 애플리케이션을 위한 재생 에너지 시스템에 필수적입니다. SiC 및 GaN 전력 소자는 효율적인 전력 생산을 위해 태양광 및 풍력 인버터에 사용됩니다. 전력 소자의 빠른 스위칭 속도와 높은 열 안정성은 에너지 및 전력 산업에서의 적용에 기여합니다. 따라서 재생 에너지에 대한 수요 증가는 시장 성장을 가속화하고 있습니다.

지역별:

지역별 세그먼트에는 북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카가 포함됩니다.

북미 지역은 2022년 3억 3,897만 달러로 가장 큰 매출 점유율을 기록했으며, 2030년에는 22억 1,092만 달러에 도달하여 예측 기간 동안 연평균 성장률 27.4%를 기록할 것으로 예상됩니다. 또한, 이 지역에서 미국은 2022년 62.45%로 가장 큰 매출 점유율을 기록했습니다. 이 지역의 재생 에너지 시스템 확대는 시장 성장을 견인하고 있습니다. 미국 정부는 재생 에너지 시스템 도입을 촉진하기 위해 여러 가지 정책을 추진하고 있습니다. 따라서 태양광 및 풍력 에너지 도입 증가는 효율적인 전력 생산을 위한 SiC 및 GaN 전력 소자에 대한 수요를 견인하고 있습니다. 또한, 이 지역의 주요 기업들은 고성능 반도체 소자 생산을 위한 연구 개발 활동에 참여하고 있습니다. 예를 들어, 2022년 6월, GaN 시스템은 산업 및 데이터 센터 애플리케이션의 효율, 전력 밀도 성능, 열 관리 기능을 개선하기 위해 GS-065-018-2-L이라는 고성능 저비용 트랜지스터를 출시했습니다. 따라서 Broadcom Limited, GaN Systems, Microsemi와 같은 다수의 제조업체가 이 지역에 진출하면서 시장 성장이 가속화되고 있습니다.

아시아 태평양 지역은 예측 기간 동안 27.6%의 가장 빠른 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상됩니다. 자동차 산업의 급속한 성장은 SiC 및 GaN 전력 소자 시장의 성장을 견인하고 있습니다. 소비자들은 유지 보수가 쉽고 연비가 좋은 전기 자동차를 점점 더 많이 선택하고 있습니다. 따라서 전기 및 하이브리드 전기 자동차에 와이드 밴드 갭 전력 소자를 적용하는 것이 시장 성장을 촉진하고 있습니다. 또한, 스마트폰, 노트북, 태블릿과 같은 가전제품의 채택 증가는 SiC 및 GaN 전력 소자에 대한 수요를 견인하고 있습니다. 반도체 소자의 소형 폼팩터는 지역 시장 성장에 기여하고 있습니다.