電源インパッケージチップ市場 – 世界の業界規模、シェア、トレンド、機会、予測、製品別（PSiP および PwrSoC）、アプリケーション別（通信および IT、自動車、民生用電子機器、医療機器、軍事および防衛）、地域別、競合状況別、2019～2029 年予測

市場概要

世界のPSiPチップ市場は2023年に16億7000万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に5.21％のCAGRで堅調な成長が見込まれています。

主要な市場推進要因

民生用電子機器の小型化と統合のトレンド

PSiP（Power Supply In Package）チップ市場は、民生用電子機器の小型化と統合に向けた継続的なトレンドによって大きく推進されています。より小型で軽量でポータブルな電子機器に対する消費者の需要が高まり続ける中、最小限のスペースを占有しながら高性能を提供する電源ソリューションのニーズが高まっています。 PSiP チップは、DC-DC コンバータ、電圧レギュレータ、場合によっては受動部品などの複数の電源コンポーネントをコンパクトなパッケージに統合することで、この需要に応えます。この統合により、従来のディスクリート ソリューションと比較して電源モジュールのフットプリントが大幅に削減され、メーカーはよりスマートでエネルギー効率の高い製品を設計できるようになります。

たとえば、スペースの制約が重要なスマートフォン、ウェアラブル、IoT デバイスでは、PSiP チップは電源管理機能を 1 つのパッケージに統合することで実用的なソリューションを提供します。これにより、貴重なボード スペースが節約されるだけでなく、相互接続の数と潜在的な障害点が減るため、システム全体の信頼性が向上します。PSiP チップによって組み立てとテストの手順が合理化されるため、メーカーは設計プロセスの簡素化と市場投入までの時間の短縮というメリットを享受できます。

小型化のトレンドは、民生用電子機器を超えて、産業オートメーション、ロボット工学、自動車用電子機器などの産業用アプリケーションにまで広がっています。これらの分野では、スペース利用を最適化し、システム パフォーマンスを向上させるために、コンパクトな電源ソリューションが不可欠です。 PSiP チップにより、メーカーは電力効率や信頼性を犠牲にすることなく、厳しいサイズと重量の要件を満たすことができます。業界が IoT やスマート製造技術を採用し続けるにつれて、コンパクトなフォーム ファクターで高い電力密度を実現できる PSiP チップの需要が高まり、市場の成長がさらに促進されると予想されます。

電力効率の向上に対する需要

PSiP チップ市場のもう 1 つの重要な推進力は、電子機器の電力効率の向上に対する需要の高まりです。現代の電子システム、特に高性能コンピューティング、ネットワーク機器、サーバー アプリケーションでは、エネルギー損失を最小限に抑えながら、さまざまな負荷条件下で確実に動作できる効率的な電力供給ソリューションが必要です。PSiP チップは、高度な半導体技術とパッケージング技術を活用して、従来の個別ソリューションと比較して高い電力効率を実現します。

PSiP チップは、同じパッケージ内に近接して電力コンポーネントを統合することで、インダクタンスや抵抗などの寄生効果を減らし、全体的な電力効率を向上させます。この効率により、エネルギー消費が削減され、ポータブル デバイスのバッテリー寿命が長くなり、データ センターや通信インフラストラクチャの運用コストが削減されます。さらに、電力効率が向上した PSiP チップは、熱をより効率的に放散し、厳しい環境条件でも信頼性の高い動作を保証します。

たとえば、エネルギー消費と熱放散が重要な懸念事項であるデータ センターでは、PSiP チップは電力供給の最適化に重要な役割を果たします。これらのチップにより、データ センター オペレーターはより高い電力密度を実現し、冷却要件を減らし、全体的なエネルギー効率を改善できるため、運用コストと環境への影響を低減できます。

高度な半導体技術の採用の増加

PSiP チップ市場は、SiP (System in Package) などの高度な半導体技術や、ファンアウト ウェハ レベル パッケージング (FOWLP) などの高度なパッケージング技術の急速な採用によってさらに推進されています。これらの技術により、従来は個別のコンポーネントで処理されていた電力管理機能など、複数の機能とコンポーネントを 1 つのパッケージに統合できます。

SiP および FOWLP 技術により、アナログ、デジタル、RF コンポーネントなどのさまざまな機能を、コンパクトなフットプリント内で電力管理機能とともに緊密に統合できます。 PSiP チップは、従来のアプローチに比べてパフォーマンス、信頼性、コスト効率が向上し、これらの進歩の恩恵を受けています。これらのチップにより、半導体メーカーは、幅広いアプリケーションで高集積化、フォーム ファクタの縮小、電力効率の向上に対する高まる需要に応える革新的なソリューションを提供できます。

Power Supply in Package (PSiP) チップ市場は、民生用電子機器の小型化傾向、電力効率の向上に対する需要、高度な半導体技術の採用の増加によって推進されています。これらの推進要因は、民生用電子機器、産業オートメーション、通信など、さまざまなアプリケーションに対応するコンパクトで効率的な統合型電源ソリューションへの市場の進化を強調しています。技術が進歩し続ける中、PSiP チップは、世界中の次世代の電子機器やシステムに電力を供給する上で極めて重要な役割を果たす態勢が整っています。

主要な市場の課題

熱管理

Power Supply in Package (PSiP) チップ市場が直面している大きな課題の 1 つは、熱管理です。半導体デバイスは小型化と複雑化が進むにつれて、より小さな領域でより高い電力密度を生成します。電源コンポーネントを 1 つのパッケージに統合した PSiP チップは、効率的に熱を放散するという重大な課題に直面しています。不適切な熱管理は過熱につながる可能性があり、PSiP チップのパフォーマンスと信頼性が損なわれるだけでなく、動作寿命も短くなります。

熱の問題は、電圧レギュレータ、インダクタ、コンデンサなどの複数の電源コンポーネントが限られたスペースに密集している PSiP 設計のコンパクトな性質によって発生します。効率的な熱放散は、熱暴走を防ぎ、安定した動作を維持するために重要になります。ヒートシンクやファンなどの従来の冷却方法は、スペースの制約により必ずしも実行可能ではない場合があり、高電力 PSiP アプリケーションに十分な冷却を提供できない場合があります。

熱の問題は、現代の電子機器における動作周波数の上昇と電力効率の要求の高まりによってさらに深刻化しています。 PSiP チップは、サイズと重量が重要なスマートフォン、タブレット、ウェアラブル デバイスなどのアプリケーションにますます導入されるようになり、熱管理への対応はさらに複雑になっています。メーカーは、パフォーマンスや信頼性を損なうことなく PSiP チップが安全な温度範囲内で動作するように、熱設計、材料、冷却ソリューションを革新する必要があります。

熱の課題を軽減するには、材料科学の進歩が重要な役割を果たします。PSiP チップとヒート シンクまたはサーマル パッドの間の熱伝達を改善するために、熱伝導率が高くインピーダンスが低い新しい熱伝導性インターフェイス材料 (TIM) が開発されています。さらに、組み込みヒート パイプ、ベイパー チャンバー、高度な冷却アーキテクチャなどの革新的なパッケージング技術が研究され、コンパクトなフォーム ファクターを維持しながら放熱機能を強化しています。

設計段階では、熱性能を予測して最適化するために、シミュレーションおよびモデリング ツールが使用されます。これらのツールを使用すると、エンジニアは PSiP パッケージ内の熱の発生と放散をシミュレートできるため、設計を積極的に調整して熱効率と信頼性を向上させることができます。最終的に、PSiP チップ市場における熱管理の課題を克服するには、材料科学、パッケージングの革新、高度な熱工学戦略を含む多分野にわたるアプローチが必要です。

電磁干渉 (EMI) の軽減

パワー サプライ イン パッケージ (PSiP) チップ市場におけるもう 1 つの重要な課題は、電磁干渉 (EMI) の軽減です。PSiP チップは、複数の電源コンポーネントをコンパクトなパッケージに統合し、多くの場合、高い周波数とスイッチング速度で動作します。これにより、近くの電子機器や通信システムに干渉する電磁放射が意図せず発生する可能性があり、パフォーマンスの低下や規制基準への準拠の問題につながる可能性があります。

特に、自動車用電子機器、医療機器、航空宇宙システムなどの敏感な環境に PSiP チップが配置されるアプリケーションでは、EMI 軽減が重要です。規制機関は、電磁両立性 (EMC) を確保し、重要な電子システムへの干渉を回避するために、電磁放射に厳しい制限を課しています。これらの基準を満たさない場合、コストのかかる再設計、製品認証の遅延、さらには市場からの拒否につながる可能性があります。

PSiP チップの設計者は、効率的な電力変換と信号の完全性を維持しながら、電磁放射を最小限に抑えるという課題に直面しています。レイアウトの最適化、シールド技術、フィルタリング メカニズムなどの設計上の考慮事項は、EMI レベルを効果的に低減するために不可欠です。レイアウトの最適化には、ループ領域と信号結合を最小限に抑えて放射を低減するために、PSiP パッケージ内のコンポーネントと信号トレースを慎重に配置することが含まれます。

金属缶や導電性コーティングなどのシールド技術を使用して、電磁場を封じ込め、PSiP パッケージの外部への放射を防ぐことができます。専用のグランド プレーンと制御されたインピーダンス トレースを使用した高周波信号の効果的な接地とルーティングは、信号の整合性の問題を軽減し、外部の電磁干渉の影響を受けにくくするのに役立ちます。

主要な市場動向

I

現在、世界の電源イン パッケージ (PSiP) チップ市場では、PSiP 設計内に高度なデジタル制御および監視機能を統合するという変革の傾向が見られます。この傾向は、さまざまな業界でよりスマートで効率的で信頼性の高い電子システムに対する需要の高まりによって推進されている、電源技術の大きな進化を示しています。

デジタル監視により、電源ユニット内で包括的な診断と障害検出が可能になります。エンジニアとシステム オペレーターは、温度、電圧レベル、電流引き込みなどの重要なパラメーターをリモートで監視できるため、予防的なメンテナンスとトラブルシューティングが可能になります。この予防的なアプローチにより、ダウンタイムが最小限に抑えられ、運用の継続性が向上します。これは、信頼性が最も重要であるミッション クリティカルなアプリケーションで特に当てはまります。

PSiP 設計のデジタル化の傾向は、人工知能 (AI) と機械学習 (ML) の幅広い業界の進歩と一致しています。デジタル制御機能を活用することで、PSiP チップは、予測分析と履歴データに基づいてリアルタイムで電力供給を最適化する適応型アルゴリズムを実装できます。この予測メンテナンス アプローチは、潜在的な障害を予測し、コンポーネントの寿命を延ばし、電子デバイスとシステムの全体的なライフサイクル コストを削減します。

高度なデジタル機能を備えた PSiP チップの採用は、競争上の優位性を求めるメーカーやシステム インテグレーターの間で注目を集めています。これらのチップは、強化されたパフォーマンス メトリック、信頼性の保証、進化する技術要件に対する将来性によって差別化を実現します。よりスマートで接続性の高いデバイスに対する消費者の期待が高まるにつれて、デジタル制御と監視が可能な PSiP ソリューションの需要が世界市場で拡大すると予想されます。

PSiP 設計への高度なデジタル制御と監視機能の統合は、グローバルな電源イン パッケージ チップ市場の将来を形作る極めて重要なトレンドを表しています。技術力が進化し続け、顧客の期待も変化する中、デジタル インテリジェンスを備えた PSiP チップは、世界中のさまざまな分野で次世代の革新的な電子デバイスやシステムを動かす上で中心的な役割を果たす態勢が整っています。

パフォーマンス向上のためのワイド バンドギャップ (WBG) 材料の採用

パワー サプライ イン パッケージ (PSiP) チップ市場におけるもう 1 つの重要なトレンドは、電力変換アプリケーションでより高い効率とパフォーマンスを実現するために、シリコン カーバイド (SiC) や窒化ガリウム (GaN) などのワイド バンドギャップ (WBG) 材料を採用していることです。WBG 材料は、従来のシリコン ベースの半導体と比較して、より高いブレークダウン電圧、より高速なスイッチング速度、より低いオン抵抗など、優れた電気特性を備えています。

WBG 材料を組み込んだ PSiP チップにより、メーカーは高い効率レベルを維持しながら、より高い周波数と温度で動作する電源を開発できます。この機能は、電気自動車 (EV)、再生可能エネルギーシステム、産業オートメーションなど、高速スイッチングと高電力密度を必要とするアプリケーションで特に有益です。

たとえば、EV では、WBG 材料をベースにした PSiP チップにより、小型で軽量なオンボード充電器と DC-DC コンバータの開発が容易になり、車両の効率が向上し、走行距離が延びます。同様に、太陽光インバータや風力タービンなどの再生可能エネルギーシステムでは、WBG 材料を使用した PSiP チップにより、エネルギー変換効率と信頼性が向上し、クリーンエネルギーソリューションの全体的なパフォーマンスと費用対効果が向上します。

PSiP チップに WBG 材料を採用すると、電力変換プロセスでのエネルギー損失が減り、炭素排出量が削減されるため、持続可能性の目標にも合致しています。産業界がエネルギー効率と環境の持続可能性を優先するにつれて、WBG 材料を活用した PSiP チップの需要が高まり、パワー エレクトロニクス分野のイノベーションと市場拡大が促進されると予想されます。

セグメント別インサイト

製品別インサイト

2023 年には、電源インパッケージ (PSiP) セグメントが最大の市場シェアを占めました。

PSiP セグメントの主な推進力の 1 つは、電子機器の小型化とスペース効率化の需要です。より小型で軽量でポータブルな製品に対する消費者の期待が高まるにつれて、メーカーはパフォーマンスを犠牲にすることなく電子部品のフットプリントを削減するようプレッシャーを受けています。PSiP ソリューションは、複数の電源コンポーネントをコンパクトなパッケージに統合することでこの課題に対処し、基板スペースを削減して、よりスマートでコンパクトなデバイスの設計を可能にします。この小型化の傾向は、サイズの制約により統合電源ソリューションの採用が進むモバイル デバイス、ウェアラブル、IoT デバイスで特に重要です。

電子システムの複雑さとパフォーマンス要件の高まりにより、強化された電源管理ソリューションの必要性が高まっています。PSiP テクノロジは、ディスクリート ソリューションと比較して、効率性、電力密度、熱管理が向上します。電源コンポーネントを近接して統合することで、PSiP 設計は寄生インダクタンスと抵抗を最小限に抑え、電力供給効率を向上させ、電磁干渉 (EMI) を低減します。これらの進歩は、信頼性と効率の高い電源管理が重要な、データ センター、通信インフラストラクチャ、自動車用電源システムなどの高性能アプリケーションの開発をサポートします。

IoT デバイスとエッジ コンピューティング テクノロジの急速な成長により、コンパクトで過酷な環境でも効率的に動作できる電源ソリューションの需要が高まっています。 PSiP ソリューションは、安定した電力供給、低ノイズ動作、温度変化や振動などの環境要因に対する耐性を提供することで、IoT デバイスの厳しい要件を満たすように設計されています。この信頼性は、中断のない動作が最も重要であるスマート ホーム、産業オートメーション、自動車 IoT アプリケーションに導入されるセンサー、アクチュエーター、通信モジュールにとって不可欠です。

地域別インサイト

2023 年には、アジア太平洋地域が最大の市場シェアを占めました。

APAC 全域での民生用電子機器および通信セクターの急速な拡大は、PSiP チップの大きな推進力です。中国、日本、韓国、台湾などの国は電子機器製造の主要拠点であり、スマートフォン、タブレット、ウェアラブル デバイス、IoT ガジェットの市場が急成長しています。PSiP チップは、これらの小型で電力に敏感なアプリケーションに適した、小型で効率的な電力供給ソリューションを提供します。電圧調整、スイッチング コンバータ、熱管理などの電力管理機能を 1 つのパッケージに直接統合することで、PCB フットプリントを削減し、システム全体の効率を高めます。

APAC の自動車業界では、現代の自動車の厳しい電力効率と信頼性の要件を満たすために、PSiP チップの採用が増えています。電気自動車 (EV)、ハイブリッド車、先進運転支援システム (ADAS) の台頭により、厳しい自動車環境で効率的に動作できるコンパクトで堅牢な電源ソリューションの需要が高まっています。PSiP チップは、自動車メーカーに電力変換、バッテリー管理、熱管理のソリューションを提供し、車両の性能、走行距離、安全性の向上に貢献しています。

APAC 全域での 5G インフラストラクチャの急速な導入により、通信機器における PSiP チップの需要が加速しています。5G ネットワークでは、高速データ処理と低遅延通信機能が求められるため、ネットワーク インフラストラクチャ、基地局、モバイル デバイスの信頼性と効率性を確保するために、高度な電力管理ソリューションが必要となります。 PSiPチップは、通信会社が電力消費を最適化し、運用コストを削減し、ネットワークパフォーマンスを向上させるのに役立つ統合電源ソリューションを提供し、地域全体での5Gテクノロジーの広範な採用をサポートします。

APAC諸国では、エネルギー効率と持続可能性の取り組みに重点が置かれているため、さまざまな産業用アプリケーションでPSiPチップの採用が進んでいます。PSiPテクノロジーは、効率的な電力変換と管理を可能にし、製造、輸送、インフラ部門でのエネルギー消費と温室効果ガスの排出を削減します。APACの政府と規制機関は、環境目標を達成し、化石燃料への依存を減らすためにエネルギー効率の高いテクノロジーを推進しており、エネルギー節約と持続可能性に貢献するPSiPチップにとって好ましい市場環境を作り出しています。

最近の開発

• 2024年2月、Intel Corporationは、AI時代に向けた持続可能なシステムファウンドリー事業としてIntel Foundryを立ち上げました。同社はまた、10 年後半を通じて業界のリーダーシップを維持することを目的とした拡張プロセス ロードマップも発表しました。さらに、Intel は、Synopsys、Cadence、Siemens、Ansys などのエコシステム パートナーとの強力な顧客サポートとコラボレーションを強調しました。 

主要市場プレーヤー

• InfineonTechnologies AG
• Texas Instruments Incorporated
• Semiconductor Components Industries, LLC
• STMicroelectronics International NV
• AnalogDevices, Inc.
• NXP Semiconductors NV
• ルネサスエレクトロニクス株式会社
• ビシェイ・インターテクノロジー株式会社
• パナソニック株式会社
• レクスターエレクトロニクス株式会社