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중소기업 기술로드맵 조회결과

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전력 반도체 소자
* 발행 년도 : 2016년
1. 기술로드맵

전력 반도체 소자 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위

- 정의 : 전력 반도체 소자는 전기 에너지를 직류, 교류로 변환하여 활용하기 위해 전압 및 주파수 변화 등의 제어처리를 수행하는 반도체

- 범위 : 전력반도체의 핵심 기술은 크게 회로설계기술, 소자기술, 모듈 패키징 기술 등으로 구분되며 각 기술은 시스템과 구조설계 혹은 공정방법에 따라 다양한 기술로 분류

3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망
  • 전력 파워반도체 시장은 메모리(DRAM, NandFlash), CPU 시장과 비슷한 규모로, 광소자 시장의 2배인 시장으로 전력반도체 중에서 MOSFET은 약 45%를 차지하며, IGBT는 약 10%를 차지
  • 고전압․고전류를 요하는 전기/하이브리드 자동차, 신재생 에너지 등의 전방산업의 수요로 인해 전력반도체 시장은 연평균 8%의 증가율을 보이며, ‘15년 164억 달러 규모에서 ’20년 241억 달러 규모로 급성장할 것으로 전망
[ 전력반도체 세계 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억 달러, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
세계시장 164.1 177.2 191.4 206.7 223.2 241 8.0
[ 전력반도체의 국내 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억 원, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
국내시장 207 212.8 218.7 224.8 230.3 236.7 2.8r
4. 기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • 전력반도체 소자 기술의 지난 7년(‘10~’16) 간 출원동향24)을 살펴보면 ‘12년까지 지속적으로 증가추세를 보이다가 그 이후 소폭 감소추세로 전환되었으나, 최근까지 출원건이 유지되고 있어 지속적으로 전력반도체 소자 관련 기술개발 활발
    • 각 국가별로 살펴보면 한국과 일본은 비슷한 출원경향을 보이고 있으며 한국은 ‘13년도까지 지속 적인 증가추세를 보이다가 그 이후 소폭 감소하는 경향을 보이고 있고, 일본은 ’12년도까지 증가 추세를 보이다가 그 이후 감소추세
  • 국가별 출원비중을 살펴보면 미국이 전체의 35.7%로 최대 출원국으로 전력 반도체 소자 기술에 리드하고 있는 것으로 나타났으며, 일본은 31.5%, 한국 25.1%, 유럽은 7.7% 순으로 나타남
전력 반도체 소자 세계동향

(2) 국내동향

  • 국내 출원인 동향을 살펴보면 대기업은 삼성전기의 출원건수가 가장 높게 나타났으며, 중소기업에서는 ㈜트리노테크놀로지의 출원건수가 높게 나타남
  • 기업 이외의 주요출원인을 살펴보면 한국전자통신연구원, 한국전기연구원, 전자부품연구원, (재)한국나노기술원, 한국철도기술연구원, (재)한국나노기술원, 한국에너지기술연구원 등이 활발한 연구개발을 하고 있으며, 대학의 경우에는 인하대학교, 한양대학교, 전남대학교, 서울대학교, 부산대학교, 광운대학교, 울산과학기술원, 서강대학교, 연세대학교, 단국대학교 등 다양한 대학교에서 연구개발을 하고 있는 것이 특징으로 분석됨
5. 핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산․학․연 전문가로 구성된 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정
  • 핵심기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성 (10)을 고려하여 평가

[ 전력반도체 분야 핵심기술 ]

핵심요소기술 선정
분류핵심기술개요
회로설계 기술 저전압 아날로그 회로 설계 전력반도체의 저전압 기본 공정중 하나로서, 전류-전압 스위칭 특성의 변동이 큰 아날로그 회로 설계 기술
고전압/고전류 반도체 설계 WBG(화합물반도체) 물질(SiC, GaN..) 기반의 소자로 열특성향상, 속도강화, 고전압/대전류 가능 및 스 위칭 손실 최소화 등이 가능하도록 하는 회로 설계 기술
전력 변환 회로 설계 전력반도체의 핵심 특성인 에너지 고효율 개선특성에 맞게 소자 동작 시, 전력변환 손실이 적도록 만 들어주는 회로 설계 기술
소자 기술 화합물 기반 전력 반도체 소자 기술 WBG 소자로서 SiC, GaN 이외에 ZnO, CuI 등 소자 제작 공정조건 확보 및 최적화 기술 필요
반도체 소자 에피 기판 성장 기술 MBE, CVD 등 기존에 확보된 공정 조건 포함 다른에피 성장 기술 확보 목표
모듈 패키징 기술 전력반도체 모듈 제조공정 기술 웨이퍼 수준에서의 개별소자 여러 개를 한 package안에 넣어서 성능 향상이 목표. 컨트롤용 파워IC 및 보호회로 추가 삽입 기술 필요
전력반도체 소자 모듈 기술 전력반도체 모듈의 신뢰성을 높이고 안정적 동작을 위해 구동 및 보호용 IC 내장 기술 필요
전력반도체 소자 회로 기술 저전압, 고전압/대전류, 전력 변환 등 전력반도체 소자 내부 회로 설계 기술