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전기차용 반도체 장치 시장 개요 (2025-2030)
본 보고서는 전기차용 반도체 장치 시장의 성장, 동향, COVID-19의 영향 및 2025년부터 2030년까지의 예측을 상세히 분석합니다. 예측 기간 동안 이 시장은 연평균 30.2%의 높은 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다. 특히 아시아 태평양 지역은 가장 빠르게 성장하며 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상되지만, 시장 집중도는 낮은 수준을 보입니다.
시장 세분화:
* 차량 유형별: 배터리 전기차(BEV), 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)
* 구성 요소별: 아날로그, 메모리, 개별 소자, 로직, 기타 구성 요소
* 애플리케이션별: 파워트레인, 섀시 및 안전, 인포테인먼트 및 텔레매틱스, 차체 및 편의 기능 등
* 지역별: 북미, 유럽, 아시아 태평양 등
주요 시장 동향 및 성장 동력:
1. 반도체 칩 부족 현상과 글로벌 대응:
전 세계적인 반도체 칩 부족은 자동차 제조 산업에 심각한 타격을 입혔습니다. 주요 자동차 제조사들은 이로 인해 생산량이 약 40%까지 감소했다고 보고했습니다. 이에 대응하여 각국 정부는 칩 생산을 늘리기 위한 다양한 이니셔티브를 추진하고 있습니다.
* 미국 CHIPS Act: 2022년 8월, 미국은 반도체 생산에 유용한 인센티브를 제공하는 CHIPS Act를 통과시켜 반도체 연구, 개발 및 생산에 527억 달러를 지원하기로 했습니다.
* 인도 투자: 2022년 9월, 인도 베단타(Vedanta)와 대만 폭스콘(Foxconn)은 구자라트 주에 반도체 및 디스플레이 FAB 제조 시설을 설립하기 위해 1조 5,400억 달러를 투자하는 양해각서(MoU)를 체결했습니다.
2. CO2 배출 규제 및 전기차 전환 가속화:
CO2 배출량 감소에 대한 정부의 변화하는 요구 사항과 주요 자동차 제조사들의 승용차 전동화는 SiC(실리콘 카바이드) 기반 반도체 수요 증가에 크게 기여하고 있습니다. SiC는 EV 배터리 애플리케이션에 사용되어 1회 충전당 주행 거리를 연장하고, 배터리 충전 시간을 단축하며, 더 적은 배터리 용량과 무게로 배터리 효율을 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다.
3. 전기차 내 센서, IC 및 자동화 시스템 사용 증가:
전기차 시장에서 약 10nm의 더 작은 노드로의 전환은 반도체 기업들에게 향상된 전력 및 성능을 제공하여 경쟁 우위를 제공할 것입니다. 전기차에 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 시스템이 광범위하게 사용되는 것은 반도체 장치 시장의 중요한 성장 동력입니다. 자율 주행 기술과 같은 첨단 모빌리티 솔루션의 도입은 아시아 태평양 자동차 반도체 시장의 주요 성장 동력입니다. 자율 주행 차량은 적응형 순항 제어(ACC), 사각지대 모니터, 눈부심 방지 하이빔, 자동 주차 시스템, 야간 투시 시스템, 자동 제동 시스템, 측풍 안정화 장치, 운전자 졸음 감지 시스템, 차선 변경 지원 시스템 등 다양한 ADAS 시스템을 탑재하며, 이러한 시스템은 반도체의 도움으로 작동됩니다.
* 소니의 혁신: 2022년 7월, 소니는 차량 온보드 시스템의 전력 소비를 최대 70%까지 줄일 수 있는 새로운 자율 주행 센서를 발표했습니다. 소니는 2022년에 혼다와의 EV 사업부 및 파트너십을 통해 자율 주행 이미지 센서 공급을 목표로 하는 등 이 분야에서 더욱 활발한 움직임을 보였습니다.
* 인피니언 테크놀로지스: 인피니언 테크놀로지스(Infineon Technologies)는 전력 모듈, 전력 반도체, 센서 및 개별 부품에 이르는 솔루션으로 전동화 차량 내 5가지 핵심 영역에서 전력 효율을 최적화하고 마이크로컨트롤러를 제공하는 데 주력하고 있습니다.
* 마이크로칩 테크놀로지: 2022년 6월, 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology)는 EV 모터 제어 애플리케이션을 위해 특별히 제작된 LX34070 IC를 발표하며 유도 위치 센서 라인을 EV 모터 제어 시장으로 확장했습니다. 이 IC는 ISO 26262 자동차 안전 무결성 수준-C(ASIL-C) 준수를 위한 기능 안전을 지원합니다.
4. 자동차 제조사들의 EV 투자 확대:
시장에서는 전기차 생산을 위한 다양한 자동차 제조사들의 상당한 투자가 이루어지고 있습니다.
* 혼다: 2022년 4월, 혼다 자동차(Honda Motor Co. Ltd.)는 향후 10년간 전기차 개발에 630억 달러를 투자할 계획을 발표했습니다. 이 중 약 5조 엔(380억 달러)은 전동화 및 소프트웨어에 집중될 예정입니다. 혼다는 2030년까지 전체 판매량의 3분의 2를 전기차로 만들겠다는 목표를 가지고 있습니다.
* BMW: BMW는 향후 몇 년간 전체 판매량의 15~25%를 전기차로 만들겠다는 목표를 추진하고 있습니다.
5. COVID-19 팬데믹의 영향:
COVID-19 팬데믹은 수요와 공급 측면 모두에서 전반적인 반도체 제조 시장에 영향을 미쳤으며, 전 세계적인 봉쇄와 반도체 공장 폐쇄는 공급 부족을 더욱 심화시켰습니다. 그러나 이러한 영향은 대부분 단기적일 것으로 예상됩니다. 각국 정부의 자동차 및 반도체 부문 지원 노력은 산업 성장을 회복하는 데 기여할 수 있습니다. 한국자동차연구원(Katech)에 따르면, 2020년경 시작된 자동차 반도체 부족 현상은 향후 몇 년간 전 세계 자동차 산업에 영향을 미칠 것이며, 2023년 이후에도 일부 기업은 여전히 영향을 받을 수 있습니다. 2021년 9월까지 폭스바겐, GM, 스텔란티스, 혼다 등 주요 글로벌 자동차 제조사들의 누적 생산량은 2019년 동기 대비 약 30% 감소했습니다. 반면, 현대자동차그룹의 현대차와 기아는 2021년 1분기부터 3분기까지 2019년 대비 14% 감소에 그쳤습니다.
지역별 시장 통찰 (아시아 태평양):
아시아 태평양 지역은 상당한 고객 수요에 힘입어 전기차 생산이 증가하고 있습니다.
* 중국 EV 생산: 중국자동차공업협회(CAAM)에 따르면, 중국은 2021년에 290만 대의 배터리 전기차를 생산하여 2020년 대비 166% 증가했습니다. 같은 해 플러그인 하이브리드 차량은 60만 1천 대가 생산되어 2020년 대비 131% 증가했습니다.
* 화합물 반도체 수요 증가: 더 많은 전기차가 사용됨에 따라 SiC 기반 부품, GaN(질화갈륨) 칩과 같은 고전력, 에너지 효율적인 화합물 반도체 수요가 증가하고 있습니다.
* 한국 정부 투자: 2021년 3월, 한국 정부는 향후 2년간 국내 자동차 반도체 시장에 1,768억 달러를 투자할 것이라고 발표했습니다.
* 전략적 협력: 이 지역에서는 다양한 공급업체들의 전략적 협력이 활발하게 이루어지고 있습니다.
* 소니-혼다: 2022년 3월, 소니 코퍼레이션과 혼다 자동차는 배터리 구동 전기차를 개발 및 판매하기 위한 파트너십을 발표했으며, 2025년 첫 모델 판매를 목표로 합작 투자를 설립할 예정입니다.
* 르네사스-타타 모터스: 2022년 6월, 일본 기반 칩 제조사인 르네사스 일렉트로닉스(Renesas Electronics)는 타타 모터스(Tata Motors)와 반도체 솔루션 설계, 개발 및 제조를 위한 파트너십을 체결했습니다. 협력 분야에는 ADAS 및 5G를 포함한 무선 네트워크 솔루션과 같은 신흥 자동차 기술에 대한 비독점적 파트너십이 포함됩니다.
경쟁 환경:
전기차용 반도체 장치 시장은 많은 국내외 플레이어들이 활동하며 매우 경쟁적입니다. 시장이 확대되고 더 많은 기회가 창출될 것으로 예상됨에 따라, 더 많은 플레이어들이 시장에 진입할 것으로 보입니다. 주요 시장 참여자로는 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics), 르네사스 일렉트로닉스(Renesas Electronics), 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments), 인피니언 테크놀로지스(Infineon Technologies), NXP 반도체(NXP Semiconductors) 등이 있습니다. 이들 주요 기업들은 신제품 출시, 인수 합병, 확장, 파트너십, 합작 투자 등 다양한 성장 전략을 채택하여 시장에서의 입지를 강화하고 있습니다.
주요 산업 발전:
* ST마이크로일렉트로닉스 (2022년 10월): 도메인 지향적이고 무선(OTA) 업데이트 가능한 시스템 및 전동화 파워트레인을 활용하는 전기차용 새로운 마이크로컨트롤러(MCU)를 출시했습니다.
* 히타치 에너지 (2022년 5월): 전기차용 선구적인 전력 반도체 모듈인 RoadPak을 출시했습니다. 이 모듈은 SiC 기술을 사용하여 뛰어난 전력 밀도를 달성하여 더 빠른 충전, 차량 수명 전반에 걸친 신뢰성, 그리고 최장 주행 거리를 위한 최소한의 전력 손실을 제공합니다.
* 빈패스트-르네사스 (2022년 9월): 베트남 전기차 회사인 빈패스트(VinFast)는 르네사스 일렉트로닉스와 전기차의 자동차 기술 개발 및 시스템 부품 공급을 포함하는 전략적 파트너십을 체결했습니다.
* 호존 오토-인피니언 (2022년 7월): 중국 신에너지차(NEV) 스타트업인 호존 오토(HOZON Auto)는 인피니언 테크놀로지스와 통합 BMS(배터리 관리 시스템) 솔루션 협력을 발표했습니다. 이 솔루션은 EV 주행 거리를 늘리고 배터리 안전성을 향상시키면서, 배터리 수명 주기 전반에 걸쳐 더 나은 배터리 관리 경험을 제공하고 개발 기간을 크게 단축하며 구매 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
이러한 시장 동향과 기술 발전은 전기차용 반도체 장치 시장의 지속적인 성장을 견인할 것으로 전망됩니다.
이 보고서는 전기차용 반도체 장치 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 연구 가정, 시장 정의, 연구 범위 및 방법론을 포함하며, 시장의 전반적인 개요를 제시합니다. 보고서의 범위는 아날로그, 메모리, 개별, 로직 등 다양한 유형의 반도체 부품을 다루며, 이 부품들은 배터리 전기차(BEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)와 같은 다양한 전기차 유형에 사용됩니다. 또한 파워트레인, 섀시 및 안전, 인포테인먼트 및 텔레매틱스, 차체 및 편의, 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 등 다양한 애플리케이션 분야에서의 활용을 분석합니다. 주요 시장 공급업체 및 그들의 전략, 그리고 시장의 지리적 세분화 및 COVID-19가 시장에 미친 영향에 대한 심층 연구를 포함합니다. 시장 규모 및 예측은 보고서에 포함된 모든 부문에 대해 가치(백만 USD) 기준으로 제공됩니다.
시장 통찰력 부분에서는 시장 개요와 함께 포터의 5가지 경쟁 요인 분석(공급업체의 교섭력, 구매자의 교섭력, 신규 진입자의 위협, 대체재의 위협, 경쟁 강도)을 통해 산업의 매력도를 평가합니다. 특히 COVID-19가 시장에 미친 영향에 대한 평가도 포함됩니다. 시장 역학 측면에서는 주요 동인과 과제를 명확히 제시합니다. 시장 동인으로는 전기차 내 센서, IC 및 자동화 시스템 사용 증가, 그리고 전기차의 주행 거리 연장 및 충전 시간 단축에 대한 수요 증가가 언급됩니다. 반면, 시장 과제로는 차량의 전체 비용 증가와 반도체 칩 부족 현상이 지적됩니다.
시장은 차량 유형(배터리 전기차(BEV), 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)), 부품(아날로그, 메모리, 개별, 로직, 기타 부품), 애플리케이션(파워트레인, 섀시 및 안전, 인포테인먼트 및 텔레매틱스, 차체 및 편의, 첨단 운전자 보조 시스템), 그리고 지리(북미, 유럽, 아시아 태평양, 기타 지역)로 세분화되어 분석됩니다. 보고서에 따르면, 전기차용 반도체 장치 시장은 예측 기간(2025-2030년) 동안 연평균 30.2%의 높은 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다. 특히 아시아 태평양 지역은 가장 빠른 성장률을 보이며, 2025년에는 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 보고서는 2019년부터 2024년까지의 시장 규모를 다루며, 2025년부터 2030년까지의 시장 규모를 예측합니다.
경쟁 환경 분석에서는 Infineon Technologies, STMicroelectronics, NXP Semiconductors, Texas Instruments, Renesas Electronic 등 주요 시장 참여 기업들의 프로필과 전략을 상세히 다룹니다. 이 외에도 Microchip Technology, On Semiconductor Corporation, Analog Devices Inc., ROHM Co. Ltd, Toshiba Corporation 등이 주요 기업으로 언급됩니다. 보고서는 투자 분석과 시장의 미래 전망에 대한 통찰력을 제공하여, 이해관계자들이 정보에 입각한 의사결정을 내릴 수 있도록 지원합니다. 본 보고서는 전기차 시장의 성장에 필수적인 반도체 기술의 현재와 미래를 종합적으로 조망하는 중요한 자료입니다.
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1. 서론
- 1.1 연구 가정 및 시장 정의
- 1.2 연구 범위
2. 연구 방법론
3. 요약
4. 시장 통찰력
- 4.1 시장 개요
- 4.2 산업 매력도 – 포터의 5가지 경쟁 요인 분석
- 4.2.1 공급업체의 교섭력
- 4.2.2 구매자의 교섭력
- 4.2.3 신규 진입자의 위협
- 4.2.4 대체재의 위협
- 4.2.5 경쟁 강도
- 4.3 COVID-19가 시장에 미치는 영향 평가
5. 시장 역학
- 5.1 시장 동인
- 5.1.1 전기차 내 센서, IC 및 자동화 시스템 사용 증가
- 5.1.2 전기차의 주행 거리 증가 및 충전 시간 단축에 대한 수요 증가
- 5.2 시장 과제
- 5.2.1 차량 전체 비용 증가
- 5.2.2 칩 부족
6. 시장 세분화
- 6.1 차량 유형별
- 6.1.1 배터리 전기차 (BEV)
- 6.1.2 플러그인 하이브리드 전기차 (PHEV)
- 6.2 구성 요소별
- 6.2.1 아날로그
- 6.2.2 메모리
- 6.2.3 개별 소자
- 6.2.4 로직
- 6.2.5 기타 구성 요소
- 6.3 애플리케이션별
- 6.3.1 파워트레인
- 6.3.2 섀시 및 안전
- 6.3.3 인포테인먼트 및 텔레매틱스
- 6.3.4 차체 및 편의
- 6.3.5 첨단 운전자 보조 시스템
- 6.4 지역별
- 6.4.1 북미
- 6.4.2 유럽
- 6.4.3 아시아 태평양
- 6.4.4 기타 지역
7. 경쟁 환경
- 7.1 기업 프로필
- 7.1.1 인피니언 테크놀로지스
- 7.1.2 ST마이크로일렉트로닉스
- 7.1.3 NXP 반도체
- 7.1.4 텍사스 인스트루먼트
- 7.1.5 르네사스 일렉트로닉
- 7.1.6 마이크로칩 테크놀로지
- 7.1.7 온세미컨덕터 코퍼레이션
- 7.1.8 아날로그 디바이스 Inc.
- 7.1.9 로옴 주식회사
- 7.1.10 도시바 코퍼레이션
- *목록은 전체를 포함하지 않음
8. 투자 분석
9. 시장의 미래
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전기차용 반도체 소자는 전기차의 구동, 제어, 안전, 편의 기능을 구현하는 데 필수적인 핵심 전자 부품을 총칭합니다. 내연기관차와 비교하여 전기차는 배터리, 모터, 인버터 등 고전압 및 고전류 환경에서 작동하며, 더욱 정밀하고 효율적인 전력 관리 및 제어가 요구됩니다. 이에 따라 전기차용 반도체는 높은 전력 효율성, 신뢰성, 내구성, 그리고 복잡한 연산 처리 능력을 갖추어야 합니다. 이들은 차량의 전반적인 성능과 안전성, 그리고 사용자 경험을 결정하는 데 중추적인 역할을 수행합니다.
전기차용 반도체 소자의 종류는 크게 몇 가지로 분류할 수 있습니다. 첫째, 전력 반도체(Power Semiconductors)는 전기차의 핵심인 배터리 전력을 모터 구동에 적합한 형태로 변환하고 제어하는 역할을 합니다. 대표적으로 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)와 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)가 있으며, 최근에는 실리콘(Si) 기반 소자의 한계를 극복하기 위해 SiC(실리콘 카바이드) 및 GaN(갈륨 나이트라이드)과 같은 와이드 밴드갭(Wide Band Gap, WBG) 소재 기반의 차세대 전력 반도체가 주목받고 있습니다. 둘째, 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)은 차량 내 각 시스템의 두뇌 역할을 하며, 배터리 관리 시스템(BMS), 모터 제어, ADAS(첨단 운전자 보조 시스템) 등 다양한 기능을 실시간으로 제어하고 연산합니다. 셋째, 센서 반도체(Sensor Semiconductors)는 차량 주변 환경(레이더, 라이다, 카메라) 및 차량 내부 상태(압력, 온도, 전류, 가속도 등)를 감지하여 데이터를 수집하며, 이는 ADAS 및 자율주행 시스템의 핵심 입력 정보가 됩니다. 넷째, 메모리 반도체(Memory Semiconductors)는 차량용 소프트웨어, 내비게이션 지도 데이터, 인포테인먼트 시스템 데이터 등을 저장하는 데 사용되며, DRAM과 NAND Flash 등이 대표적입니다. 마지막으로 통신 반도체(Communication Semiconductors)는 차량 내부 네트워크(CAN, LIN, FlexRay, Ethernet) 및 외부 네트워크(5G, V2X)를 통해 데이터를 송수신하여 커넥티드 카 서비스와 OTA(Over-The-Air) 업데이트를 가능하게 합니다.
이러한 반도체 소자들은 전기차의 다양한 시스템에 광범위하게 활용됩니다. 가장 중요한 용도는 파워트레인 부분입니다. 배터리 관리 시스템(BMS)에서는 전력 반도체와 MCU가 배터리의 충방전 상태, 셀 밸런싱, 온도 등을 정밀하게 제어하여 배터리 수명과 안전성을 확보합니다. 모터 제어 인버터에서는 전력 반도체가 배터리의 직류 전력을 교류로 변환하여 모터를 구동하고, MCU가 모터의 토크와 속도를 정밀하게 제어합니다. 또한 온보드 충전기(OBC)와 DC-DC 컨버터 등에도 전력 반도체가 필수적으로 사용됩니다. 다음으로 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 및 자율주행 분야에서는 센서 반도체가 주변 환경을 인식하고, 고성능 MCU 및 AI 가속기 반도체가 수집된 데이터를 실시간으로 분석하여 주행 판단 및 제어를 수행합니다. 인포테인먼트 및 편의 기능 영역에서는 고성능 프로세서와 메모리 반도체가 내비게이션, 오디오, 비디오, 차량-운전자 인터페이스 등을 구현하며, 차량 네트워크 및 보안을 위한 통신 반도체는 차량 내외부의 안정적인 데이터 통신과 사이버 보안을 담당합니다.
전기차용 반도체 소자와 관련된 주요 기술로는 앞서 언급된 와이드 밴드갭(WBG) 반도체인 SiC와 GaN이 있습니다. 이들은 기존 Si 반도체 대비 고전압, 고온, 고주파 환경에서 우수한 성능을 발휘하며, 전력 손실을 크게 줄여 전기차의 주행거리를 늘리고 충전 시간을 단축하는 데 기여합니다. 또한 소형화 및 경량화에도 유리합니다. 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 AI 반도체는 자율주행 시스템의 복잡한 데이터 처리와 딥러닝 추론을 위해 필수적이며, 이들의 성능 향상은 자율주행 기술 발전의 핵심 동력입니다. 반도체 칩을 보호하고 외부와 연결하는 패키징 기술 또한 열 관리, 신뢰성, 소형화 측면에서 중요성이 커지고 있으며, 여러 칩을 하나로 통합하는 모듈화 및 통합 솔루션 개발이 활발합니다. 마지막으로, 소프트웨어 정의 차량(SDV)으로의 전환은 반도체와 소프트웨어의 긴밀한 연동을 요구하며, OTA 업데이트를 통해 차량의 기능을 지속적으로 개선하고 새로운 서비스를 제공하는 기반이 됩니다.
전기차용 반도체 시장은 전 세계적인 전기차 전환 가속화와 함께 폭발적인 성장세를 보이고 있습니다. 각국의 환경 규제 강화, 소비자들의 친환경차 선호도 증가, 그리고 자율주행 기술 발전 및 ADAS 기능 확대가 주요 성장 동력입니다. 내연기관차 대비 전기차 한 대당 탑재되는 반도체 소자의 양이 2~3배 이상 증가하면서 시장 규모는 더욱 커지고 있습니다. 그러나 이러한 성장세 속에서도 몇 가지 도전 과제가 존재합니다. 첫째, 글로벌 반도체 공급망 불안정은 2020년대 초반 차량용 반도체 부족 사태를 야기하며 자동차 생산에 큰 차질을 빚게 했습니다. 둘째, 차량용 반도체는 극한의 환경에서도 안정적으로 작동해야 하므로 높은 신뢰성과 안전성(예: AEC-Q 표준)이 요구되며, 제품의 장기적인 수명 주기 또한 고려되어야 합니다. 셋째, 기존 반도체 기업뿐만 아니라 자동차 제조사, 신규 스타트업 등 다양한 주체들이 시장에 진입하며 경쟁이 심화되고 있습니다.
미래 전기차용 반도체 시장은 더욱 혁신적인 기술 발전과 함께 지속적인 성장을 이룰 것으로 전망됩니다. 기술적인 측면에서는 SiC 및 GaN 기반 전력 반도체의 적용이 더욱 확대되어 전기차의 효율성과 성능을 극대화할 것입니다. 자율주행 레벨이 상승함에 따라 고성능 AI 반도체와 다양한 센서의 융합이 가속화될 것이며, 여러 기능을 하나의 칩으로 통합하는 차량용 시스템 온 칩(SoC) 개발이 활발해질 것입니다. 또한 소프트웨어 정의 차량(SDV)으로의 전환은 반도체 하드웨어와 소프트웨어의 시너지를 극대화하여 차량의 기능과 가치를 지속적으로 업그레이드할 수 있는 기반을 마련할 것입니다. 시장 측면에서는 반도체 기업과 자동차 제조사 간의 전략적 협력 및 수직 계열화 노력이 강화되어 공급망 안정화를 꾀할 것이며, 차량에서 생성되는 데이터를 활용한 새로운 비즈니스 모델 창출도 활발해질 것입니다. 궁극적으로 전기차용 반도체는 에너지 효율 극대화, 경량화, 소형화, 그리고 사이버 보안 기술 강화를 통해 더욱 안전하고 스마트하며 지속 가능한 모빌리티 시대를 이끌어 나갈 핵심 동력이 될 것입니다.