패키지 칩 시장 내 전원 공급 장치 – 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측, 제품별(PSiP 및 PwrSoC), 애플리케이션별(통신 및 IT, 자동차, 가전제품, 의료 기기, 군사 및 방위), 지역별, 경쟁별, 2019-2029F

시장 개요

글로벌 전원 공급 패키지 칩 시장은 2023년에 16억 7천만 달러 규모로 평가되었으며, 2029년까지 연평균 성장률 5.21%로 예측 기간 동안 강력한 성장을 보일 것으로 예상됩니다.

주요 시장 동인

가전 제품의 소형화 및 통합 추세

전원 공급 패키지(PSiP) 칩 시장은 가전 제품의 소형화 및 통합에 대한 지속적인 추세에 의해 크게 주도되고 있습니다. 더 작고 가볍고 휴대성이 뛰어난 전자 기기에 대한 소비자 수요가 계속 증가함에 따라 최소한의 공간을 차지하면서도 고성능을 제공하는 전원 공급 솔루션에 대한 필요성이 증가하고 있습니다. PSiP 칩은 DC-DC 컨버터, 전압 조절기, 때로는 수동 구성 요소와 같은 여러 전원 구성 요소를 소형 패키지로 통합하여 이러한 요구 사항을 충족합니다. 이러한 통합은 기존의 개별 솔루션에 비해 전원 공급 모듈의 풋프린트를 크게 줄여 제조업체가 더 세련되고 에너지 효율적인 제품을 설계할 수 있도록 합니다.

예를 들어, 공간 제약이 중요한 스마트폰, 웨어러블 및 IoT 기기에서 PSiP 칩은 전원 관리 기능을 단일 패키지로 통합하여 실행 가능한 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 귀중한 보드 공간을 절약할 뿐만 아니라 상호 연결 수와 잠재적인 고장 지점을 줄여 전체 시스템 안정성을 향상시킵니다. 제조업체는 PSiP 칩이 조립 및 테스트 절차를 간소화함에 따라 간소화된 설계 프로세스와 더 빠른 출시 기간의 이점을 누릴 수 있습니다.

소형화 추세는 가전제품을 넘어 산업 자동화, 로봇공학 및 자동차 전자 제품과 같은 산업용 애플리케이션으로 확장됩니다. 이러한 분야에서 소형 전원 공급 솔루션은 공간 활용을 최적화하고 시스템 성능을 개선하는 데 필수적입니다. PSiP 칩을 사용하면 제조업체가 전력 효율성이나 안정성을 손상시키지 않고도 엄격한 크기 및 무게 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 산업이 IoT와 스마트 제조 기술을 계속 수용함에 따라, 소형 폼 팩터에서 높은 전력 밀도를 제공할 수 있는 PSiP 칩에 대한 수요가 증가할 것으로 예상되며, 이는 시장 성장을 더욱 촉진할 것입니다.

향상된 전력 효율성에 대한 수요

PSiP 칩 시장의 또 다른 주요 동인은 전자 기기의 향상된 전력 효율성에 대한 수요가 증가하고 있다는 것입니다. 최신 전자 시스템, 특히 고성능 컴퓨팅, 네트워킹 장비 및 서버 애플리케이션의 전자 시스템은 에너지 손실을 최소화하면서 다양한 부하 조건에서 안정적으로 작동할 수 있는 효율적인 전력 공급 솔루션이 필요합니다. PSiP 칩은 고급 반도체 기술과 패키징 기술을 활용하여 기존의 개별 솔루션에 비해 더 높은 전력 효율성을 달성합니다.

PSiP 칩은 동일한 패키지 내에서 전력 구성 요소를 근접하게 통합함으로써 인덕턴스 및 저항과 같은 기생 효과를 줄여 전반적인 전력 효율성을 개선합니다. 이 효율성은 에너지 소비 감소, 휴대용 기기의 배터리 수명 연장, 데이터 센터 및 통신 인프라의 운영 비용 절감으로 이어집니다. 또한, 향상된 전력 효율을 갖춘 PSiP 칩은 열을 보다 효과적으로 소산시켜 까다로운 환경 조건에서도 안정적인 작동을 보장합니다.

예를 들어, 에너지 소비와 열 소산이 중요한 관심사인 데이터 센터에서 PSiP 칩은 전력 공급을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 칩을 사용하면 데이터 센터 운영자가 더 높은 전력 밀도를 달성하고 냉각 요구 사항을 줄이며 전반적인 에너지 효율성을 개선하여 운영 비용과 환경 영향을 낮출 수 있습니다.

첨단 반도체 기술 도입 증가

PSiP 칩 시장은 SiP(System in Package) 및 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징(FOWLP)과 같은 고급 패키징 기술과 같은 고급 반도체 기술의 빠른 도입으로 더욱 촉진되고 있습니다. 이러한 기술을 사용하면 전통적으로 개별 구성 요소에서 처리하던 전력 관리 기능을 포함하여 여러 기능과 구성 요소를 단일 패키지로 통합할 수 있습니다.

SiP 및 FOWLP 기술을 사용하면 소형 풋프린트 내에서 아날로그, 디지털 및 RF 구성 요소를 포함한 다양한 기능과 전력 관리 기능을 보다 긴밀하게 통합할 수 있습니다. PSiP 칩은 기존 방식에 비해 향상된 성능, 안정성 및 비용 효율성을 제공하여 이러한 발전의 혜택을 누립니다. 이를 통해 반도체 제조업체는 광범위한 애플리케이션에서 더 높은 통합, 감소된 폼 팩터 및 향상된 전력 효율성에 대한 증가하는 수요를 충족하는 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

패키지 내 전원 공급 장치(PSiP) 칩 시장은 가전 제품의 소형화 추세, 향상된 전력 효율성에 대한 수요 및 고급 반도체 기술 채택 증가에 의해 주도됩니다. 이러한 동인은 가전 제품, 산업 자동화, 통신 등 다양한 애플리케이션에 맞는 소형, 효율적이며 통합된 전원 공급 솔루션을 향한 시장의 진화를 강조합니다. 기술이 계속 발전함에 따라 PSiP 칩은 전 세계의 차세대 전자 장치 및 시스템에 전력을 공급하는 데 중요한 역할을 할 준비가 되었습니다.

주요 시장 과제

열 관리

패키지 내 전원 공급 장치(PSiP) 칩 시장이 직면한 중요한 과제 중 하나는 열 관리입니다. 반도체 소자는 크기가 계속 작아지고 복잡성이 증가함에 따라 더 작은 면적에서 더 높은 전력 밀도를 생성합니다. 전원 공급 구성 요소를 단일 패키지로 통합한 PSiP 칩은 열을 효율적으로 발산하는 중요한 과제에 직면합니다. 열 관리가 부적절하면 과열이 발생할 수 있으며, 이는 PSiP 칩의 성능과 안정성을 저하시킬 뿐만 아니라 작동 수명을 단축시킵니다.

전압 조절기, 인덕터, 커패시터와 같은 여러 전원 구성 요소가 제한된 공간에 밀집되어 있는 PSiP 설계의 컴팩트한 특성으로 인해 열 문제가 발생합니다. 효율적인 열 발산은 열 폭주를 방지하고 안정적인 작동을 유지하는 데 매우 중요합니다. 방열판 및 팬과 같은 기존 냉각 방법은 공간 제약으로 인해 항상 실행 가능하지 않거나 고전력 PSiP 애플리케이션에 충분한 냉각을 제공하지 못할 수 있습니다.

최신 전자 기기에서 더 높은 작동 주파수와 전력 효율성 요구 사항에 대한 추세로 인해 열 문제가 악화됩니다. PSiP 칩이 크기와 무게가 중요한 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기와 같은 애플리케이션에 점점 더 많이 배치됨에 따라 열 관리가 더욱 복잡해지고 있습니다. 제조업체는 PSiP 칩이 성능이나 안정성을 손상시키지 않고 안전한 온도 범위 내에서 작동하도록 하기 위해 열 설계, 재료 및 냉각 솔루션을 혁신해야 합니다.

열적 문제를 완화하기 위해 재료 과학의 발전이 중요한 역할을 합니다. 열 전도성이 높고 임피던스가 낮은 새로운 열 인터페이스 재료(TIM)가 PSiP 칩과 방열판 또는 열 패드 간의 열 전달을 개선하기 위해 개발되고 있습니다. 또한, 내장형 히트 파이프, 증기 챔버, 고급 냉각 아키텍처와 같은 혁신적인 패키징 기술이 소형 폼 팩터를 유지하면서 열 발산 기능을 향상시키기 위해 탐구되고 있습니다.

시뮬레이션 및 모델링 도구는 설계 단계에서 열 성능을 예측하고 최적화하기 위해 사용됩니다. 이러한 도구를 사용하면 엔지니어가 PSiP 패키지 내에서 열 생성 및 발산을 시뮬레이션하여 열 효율과 안정성을 개선하기 위한 사전 예방적 설계 조정이 가능합니다. 궁극적으로 PSiP 칩 시장에서 열 관리 과제를 극복하려면 재료 과학, 패키징 혁신 및 고급 열 엔지니어링 전략을 포함하는 다학제적 접근 방식이 필요합니다.

전자기 간섭(EMI) 완화

패키지 전원 공급 장치(PSiP) 칩 시장의 또 다른 중요한 과제는 전자기 간섭(EMI) 완화입니다. PSiP 칩은 여러 전원 공급 구성 요소를 소형 패키지에 통합하여 종종 고주파수 및 스위칭 속도로 작동합니다. 이는 의도치 않게 주변 전자 장치 또는 통신 시스템을 방해하는 전자기 방출을 생성하여 잠재적인 성능 저하 또는 규제 표준 준수 문제로 이어질 수 있습니다.

EMI 완화는 특히 자동차 전자 장치, 의료 장치 또는 항공 우주 시스템과 같이 PSiP 칩이 민감한 환경에 배치되는 애플리케이션에서 중요합니다. 규제 기관은 전자기 적합성(EMC)을 보장하고 중요한 전자 시스템과의 간섭을 피하기 위해 전자기 방출에 대한 엄격한 제한을 부과합니다. 이러한 표준을 충족하지 못하면 비용이 많이 드는 재설계, 제품 인증 지연 또는 심지어 시장에서 거부될 수 있습니다.

PSiP 칩 설계자는 효율적인 전력 변환 및 신호 무결성을 유지하면서 전자기 방출을 최소화해야 하는 과제에 직면합니다. 레이아웃 최적화, 차폐 기술 및 필터링 메커니즘과 같은 설계 고려 사항은 EMI 레벨을 효과적으로 줄이는 데 필수적입니다. 레이아웃 최적화에는 루프 영역과 신호 결합을 최소화하여 방사 방출을 줄이기 위해 PSiP 패키지 내에 구성 요소와 신호 트레이스를 신중하게 배치하는 것이 포함됩니다.

금속 캔이나 전도성 코팅과 같은 차폐 기술을 사용하여 전자기장을 억제하고 PSiP 패키지 외부로 방사되는 것을 방지할 수 있습니다. 전용 접지 평면과 제어된 임피던스 트레이스를 사용하여 고주파 신호를 효과적으로 접지하고 라우팅하면 신호 무결성 문제를 완화하고 외부 전자기 간섭에 대한 민감성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

주요 시장 동향

I

글로벌 전원 공급 장치 패키지(PSiP) 칩 시장은 현재 PSiP 설계 내에서 고급 디지털 제어 및 모니터링 기능을 통합하는 혁신적인 추세를 목격하고 있습니다. 이러한 추세는 다양한 산업에서 보다 스마트하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 전자 시스템에 대한 수요가 증가함에 따라 전원 공급 기술에서 상당한 진화를 나타냅니다.

디지털 모니터링을 통해 전원 공급 장치 내에서 포괄적인 진단 및 오류 감지가 가능합니다. 엔지니어와 시스템 운영자는 온도, 전압 레벨, 전류 소모와 같은 중요한 매개변수를 원격으로 모니터링하여 사전 유지 관리 및 문제 해결이 가능합니다. 이러한 사전 접근 방식은 가동 중지 시간을 최소화하고 운영 연속성을 향상시키며, 특히 신뢰성이 가장 중요한 임무 수행에 중요한 애플리케이션에서 그렇습니다.

PSiP 설계의 디지털화 추세는 인공 지능(AI) 및 머신 러닝(ML)의 광범위한 산업 발전과 일치합니다. 디지털 제어 기능을 활용함으로써 PSiP 칩은 예측 분석 및 과거 데이터를 기반으로 실시간으로 전력 공급을 최적화하는 적응형 알고리즘을 구현할 수 있습니다. 이 예측 유지 관리 방식은 잠재적인 고장을 예상하고, 구성 요소 수명을 연장하며, 전자 장치 및 시스템의 전체 수명 주기 비용을 줄입니다.

고급 디지털 기능이 있는 PSiP 칩의 채택은 경쟁 우위를 추구하는 제조업체와 시스템 통합자 사이에서 인기를 얻고 있습니다. 이러한 칩은 향상된 성능 지표, 신뢰성 보장 및 진화하는 기술 요구 사항에 대한 미래 대비를 통해 차별화를 제공합니다. 더 스마트하고 더 연결된 장치에 대한 소비자의 기대가 커짐에 따라 디지털 제어 및 모니터링이 가능한 PSiP 솔루션에 대한 수요가 글로벌 시장 전반으로 확대될 것으로 예상됩니다.

PSiP 설계 내에서 고급 디지털 제어 및 모니터링 기능을 통합하는 것은 글로벌 전원 공급 패키지 칩 시장의 미래를 형성하는 핵심적인 추세를 나타냅니다. 기술 역량이 계속 발전하고 고객 기대치가 진화함에 따라 디지털 인텔리전스를 갖춘 PSiP 칩은 전 세계 다양한 분야에서 차세대 혁신적 전자 장치 및 시스템을 구동하는 데 중심적인 역할을 할 준비가 되었습니다.

성능 향상을 위한 와이드 밴드갭(WBG) 소재 채택

패키지 전원 공급 장치(PSiP) 칩 시장의 또 다른 중요한 추세는 전력 변환 애플리케이션에서 더 높은 효율성과 성능을 달성하기 위해 실리콘 카바이드(SiC) 및 갈륨 질화물(GaN)과 같은 와이드 밴드갭(WBG) 소재를 채택하는 것입니다. WBG 소재는 더 높은 항복 전압, 더 빠른 스위칭 속도, 더 낮은 온 저항을 포함하여 기존 실리콘 기반 반도체에 비해 뛰어난 전기적 특성을 제공합니다.

WBG 소재를 통합한 PSiP 칩을 사용하면 제조업체가 높은 효율 수준을 유지하면서 더 높은 주파수와 온도에서 작동하는 전원 공급 장치를 개발할 수 있습니다. 이 기능은 전기 자동차(EV), 재생 에너지 시스템, 산업 자동화와 같이 빠른 스위칭과 높은 전력 밀도가 필요한 애플리케이션에서 특히 유용합니다.

예를 들어, EV에서 WBG 소재를 기반으로 하는 PSiP 칩은 소형 및 경량 온보드 충전기와 DC-DC 컨버터의 개발을 용이하게 하여 차량 효율성을 높이고 주행 범위를 확장합니다. 마찬가지로 태양광 인버터 및 풍력 터빈과 같은 재생 에너지 시스템에서 WBG 소재를 사용한 PSiP 칩은 에너지 변환 효율성과 안정성을 개선하여 깨끗한 에너지 솔루션의 전반적인 성능과 비용 효율성에 기여합니다.

PSiP 칩에서 WBG 소재를 채택하는 것은 또한 전력 변환 프로세스에서 에너지 손실을 줄이고 탄소 배출을 줄임으로써 지속 가능성 목표와 일치합니다. 산업이 에너지 효율성과 환경적 지속 가능성을 우선시함에 따라 WBG 소재를 활용한 PSiP 칩에 대한 수요가 증가할 것으로 예상되며, 이는 전력 전자 부문에서 혁신과 시장 확장을 촉진할 것입니다.

세그먼트별 인사이트

제품 인사이트

2023년에 패키지형 전원 공급 장치(PSiP) 세그먼트가 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다.

PSiP 세그먼트의 주요 동인 중 하나는 전자 기기의 소형화 및 공간 효율성에 대한 수요입니다. 더 작고 가볍고 휴대성이 뛰어난 제품에 대한 소비자의 기대가 계속 높아짐에 따라 제조업체는 성능을 저하시키지 않으면서 전자 부품의 풋프린트를 줄여야 하는 압박을 받고 있습니다. PSiP 솔루션은 여러 전원 구성 요소를 소형 패키지로 통합하여 보드 공간을 줄이고 더 세련되고 소형의 장치를 설계할 수 있도록 함으로써 이러한 과제를 해결합니다. 이러한 소형화 추세는 특히 모바일 기기, 웨어러블 기기 및 IoT 기기에서 매우 중요한데, 이러한 기기의 크기 제약으로 인해 통합 전원 솔루션이 도입되고 있습니다.

전자 시스템의 복잡성과 성능 요구 사항이 증가함에 따라 향상된 전원 관리 솔루션에 대한 필요성이 커지고 있습니다. PSiP 기술은 개별 솔루션에 비해 효율성이 향상되고 전력 밀도가 높아지며 열 관리가 더 뛰어납니다. PSiP 설계는 전원 구성 요소를 가까운 거리에 통합하여 기생 인덕턴스와 저항을 최소화하여 전력 공급 효율성을 개선하고 전자기 간섭(EMI)을 줄입니다. 이러한 발전은 안정적이고 효율적인 전원 관리가 중요한 데이터 센터, 통신 인프라 및 자동차 전원 시스템과 같은 고성능 애플리케이션의 개발을 지원합니다.

IoT 기기와 엣지 컴퓨팅 기술의 급속한 성장으로 인해 소형이고 종종 혹독한 환경에서 효율적으로 작동할 수 있는 전원 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. PSiP 솔루션은 안정적인 전력 공급, 저소음 작동, 온도 변화 및 진동과 같은 환경 요인에 대한 회복성을 제공하여 IoT 기기의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. 이러한 안정성은 스마트 홈, 산업 자동화, 자동차 IoT 애플리케이션에 배치된 센서, 액추에이터 및 통신 모듈에 필수적이며, 중단 없는 작동이 가장 중요합니다.

지역별 통찰력

아시아 태평양 지역은 2023년에 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다.

APAC 전역의 가전 제품 및 통신 부문의 급속한 확장은 PSiP 칩에 대한 중요한 원동력입니다. 중국, 일본, 한국, 대만과 같은 국가는 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기 및 IoT 가젯에 대한 시장이 급성장하면서 전자 제품 제조의 주요 허브입니다. PSiP 칩은 이러한 소형 및 전력에 민감한 애플리케이션에 적합한 소형의 효율적인 전력 공급 솔루션을 제공합니다. 이들은 전압 조절, 스위칭 컨버터, 열 관리와 같은 전력 관리 기능을 단일 패키지에 직접 통합하여 PCB 풋프린트를 줄이고 전반적인 시스템 효율성을 향상시킵니다.

APAC의 자동차 산업은 현대 차량의 엄격한 전력 효율성 및 안정성 요구 사항을 충족하기 위해 점점 더 PSiP 칩을 채택하고 있습니다. 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 증가로 까다로운 자동차 환경에서 효율적으로 작동할 수 있는 소형의 견고한 전력 솔루션에 대한 수요가 높아지고 있습니다. PSiP 칩은 자동차 제조업체에 전력 변환, 배터리 관리, 열 관리에 대한 솔루션을 제공하여 향상된 차량 성능, 범위 및 안전성에 기여합니다.

APAC 전역에 5G 인프라가 빠르게 구축됨에 따라 통신 장비에서 PSiP 칩에 대한 수요가 가속화되고 있습니다. 5G 네트워크는 고속 데이터 처리 및 저지연 통신 기능이 필요하므로 네트워크 인프라, 기지국, 모바일 기기의 안정적이고 효율적인 작동을 보장하기 위한 고급 전력 관리 솔루션이 필요합니다. PSiP 칩은 통신 회사가 전력 소비를 최적화하고, 운영 비용을 절감하고, 네트워크 성능을 개선하는 데 도움이 되는 통합 전력 솔루션을 제공하여 이 지역 전체에서 5G 기술의 광범위한 채택을 지원합니다.

APAC 국가에서 에너지 효율성과 지속 가능성 이니셔티브에 중점을 두면서 다양한 산업 분야에서 PSiP 칩 채택이 촉진되고 있습니다. PSiP 기술은 효율적인 전력 변환 및 관리를 가능하게 하여 제조, 운송 및 인프라 부문에서 에너지 소비와 온실 가스 배출을 줄입니다. APAC의 정부와 규제 기관은 환경 목표를 달성하고 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해 에너지 효율적인 기술을 홍보하여 에너지 절감과 지속 가능성에 기여하는 PSiP 칩에 유리한 시장 환경을 조성하고 있습니다.

최근 개발

• 2024년 2월, Intel Corporation은 AI 시대를 겨냥한 지속 가능한 시스템 파운드리 사업으로 Intel Foundry를 시작했습니다. 이 회사는 또한 10년 후반까지 업계 리더십을 유지하는 것을 목표로 한 확장된 프로세스 로드맵을 도입했습니다. 또한 Intel은 Synopsys, Cadence, Siemens, Ansys와 같은 생태계 파트너와의 강력한 고객 지원 및 협업을 강조했습니다. 

주요 시장 참여자

• InfineonTechnologies AG
• Texas Instruments Incorporated
• Semiconductor Components Industries, LLC
• STMicroelectronics International NV
• AnalogDevices, Inc.
• NXP Semiconductors NV
• RenesasElectronics Corporation
• VishayIntertechnology, Inc.
• Panasonic Corporation
• Lextar Electronics Corp.