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애리 영
6 years ago
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1 주간기술동향통권 1423 호 IC with EMC 분야의전세계특허동향분석 이병남 * 박웅 ** 여순일 *** 이상근 **** 본고에서는 EMC(Electro-Magnetic Compatibility, 전기자기파적합성 ) 를구비한 IC(integrated circuits) 에대한한국, 미국, 일본, 유럽등전세계특허출원및등록동향을분석하여정리하였다. EMC 란다양한전기ㆍ전자기기및시스템들이서로영향을최소화하면서양립할수있도록하는것을말하는데, 기존에는인체에미치는영향혹은기기간에미치는영향에대한연구가 EMC 의주요관심사였다면, 최근에는 SiP (System in Package) 기술등의등장으로개별소자간전기자기파영향에대한연구가관심을받고있다. 이에본고에서는 EMC 를구비한 IC(IC with EMC) 분야에대한전세계특허동향을분석하고우리나라의경쟁력을살펴봄으로써향후해당분야연구개발의필요성을모색해볼것이다. 목 I. 서론 차 I. 서론 최근전기자기파적합성 (Electro Magnetic Compatibility: EMC) 을구비한 IC(Integrated Circuit, IC II. 전세계 IC with EMC 시장동향 III. 분석방법및대상 IV. 특허동향분석 V. 결론 with EMC) 에관한연구가각광을받고있다. 이는자동차와항공기등과같이사람의생명과연관된장치에있어서전기자기파에의해기기가오동작하는결과가발생될경우, 관련된반도체제품등의신뢰도에매우깊은영향을미치게되기때문이다. 전기자기파가인체에영향을주는것에관심을가지는시대를지나현재는개별소자의전기자기파가다른 소자에영향을주어다른소자의전기적인특성에 변화를주는것과같은이러한변화를차폐혹은차 * ETRI 표준연구센터 / 전문위원 ** ETRI 표준연구센터 / 선임연구원 *** ETRI NT 융합부품연구부 / 책임연구원 **** 기표원디지털전자표준과 / 공업연구관 단하는것에관심을가지는것이현재의큰흐름이다. 이에본고에서는 IC with EMC 에관한전세계 특허동향을분석하고, 주요출원인및특허장벽등 14

2 에대해분석하여대응방안을모색해보고자한다. 이를위해본고에서는특허를출원연도별, 국가별, 기술별및출원인별로분류하고, 각부문별특허건수, 점유율및증가율등으로구분하여분석하였다. 이를통해세계의특허동향과우리나라의수준을비교하고, IC with EMC 에서세부기술분야별연구개발현황과주요기업을살펴봄으로써국가차원의연구개발및국제협력의필요성등에대해모색해보았다. II. 전세계 IC with EMC 시장동향 1. 자동차용반도체시장의현재 EMC 를구비한 IC 의응용분야는주로자동차용반도체이므로자동차용반도체시장전망 < 표 1> 세계 20 대자동차용반도체제조업체 순위매출액 ( 백만달러 ) 제조업체명 성장률 2006 년점유율 1 1 Freescale Semiconductor 1,872 1, % 10.5% 2 2 Infineon Technologies(including Qimonda) 1,515 1, % 8.5% 3 3 STMicroelectronics 1,413 1, % 8.0% 4 4 Renesas Technology 1,222 1, % 7.0% NA 5 NXP Semiconductors 0 1,009 NA 5.4% 6 6 NEC Electronics % 5.3% 7 7 Robert Bosch % 5.2% 8 8 Texas Instruments % 4.5% 9 9 Toshiba % 3.8% Rohm % 2.5% Fujitsu % 2.5% 삼성전자 % 2.1% Denso % 1.8% Intel % 1.7% Atmel % 1.5% ON Semiconductor % 1.2% Analog Devices % 1.2% International Rectifier % 1.1% Vishay % 1.0% Melexis % 1.0% 기타 4,993 4, % 24.2% 전체시장규모 17,081 18, % 100.0% < 자료 >: Gartner, ( 출처 : 자동차용반도체시장동향, ) 15

3 주간기술동향통권 1423 호 을살펴보면, < 표 1> 과같이다수의세계적반도체기업이시장을선점하고있다. Freescale, Infineon, STMicroelectronics, Renesas, NTX 등상위 5 개주요기업이전체자동차용반도체시장매출의 45% 를점유하고있고, 관련업체들은단순한반도체산업이아닌자동차산업과반도체산업의융합산업으로인식하고자동차업계와의전략적제휴등을통해시장선점을위한노력을경주하고있다. 자동차용반도체시장은 2008 년 200 억달러정도의규모이나경기회복시까지매년 25% 정도까지하락하다가 2012 년에야다시 200 억달러수준으로회복될것으로전망 (Databeans) 되고있으며, 자동차한대에들어가는전장품의비중은 13% 인데금년도에그비중은 13.5% 로성장할것이고, 2012 년에는 14.8% 에이를것으로전망되고있다. 그로인해마이크로컨트롤러, 아날로그및센서반도체제공업체들이혜택을볼것으로예상되며, 자동차의모든전장품이 EMC 의규제대상이될전망이다. 이러한상황에서한국정부는 2009 년에추경예산으로스마트프로젝트를착수했는데이중에서자동차용반도체관련은현대자동차와현대오토넷, 삼성전자등이참여한지능형차량용반도체칩셋개발과제와 1) 지능형배터리센서적용자동차반도체개발과제가 2) 있다. 2. 자동차용반도체산업의성장가능성 향후자동차용반도체산업은하이브리드카등그린카의보급및확산에따라추가성장이 예상되고있다. < 표 2> 는자동차용반도체시장규모를보여주고있다. < 표 2> 자동차용반도체시장규모 연도 2010 년 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 국내 9.3 억달러 10.3 억달러 10.7 억달러 16 억달러 18 억달러 국외 160 억달러 180 억달러 190 억달러 210 억달러 230 억달러 * 산출근거 : 데이터빈스 자료와 Automotive Semiconductor Forecast 2004~2013 자료의조합 친환경자동차및미래형자동차의개발이증대되고, 이에따른자동차의전장화가급속히 진행되고있기때문에국내외의자동차용반도체시장은일반가전용반도체의성장률보다높은 연평균 12% 의지속적인성장이예상되고있다. 1) 주차보조를위한영상인식솔루션과차량용멀티미디어구동을위한프로세서로 40 억원지원 2) 그린카개발과제에도공동참여하여전기자동차효율증대를위한배터리센서반도체개발로 50 억원지원 16

4 III. 분석방법및대상 1. 분석의기술분류 본고에서는 IEC(International Electrotechnical Commission) 의기술분류인 IEC (Integrated Circuits-Measurement of Electromagnetic Emissions, 150kHz to 1GHz) 및 IEC 62132(Integrated Circuits-Measurement of Electromagnetic Immunity) 내의소기술분류인 TEM-Cell, Bulk Current Injection, Direct RF Power Injection, Workbench Faraday Cage Method 및 Local Injection Horn Antenna(LIHA) 의 5 개기술분야를특허조사및분석대상으 로하였다. 특허분석을위한기술분류및범위는 < 표 3> 과같다. < 표 3> 기술분류및기술범위대분류중분류검색개요 ( 기술범위 ) IC with EMC TEM-Cell Bulk Current Injection Direct RF Power Injection Workbench Faraday Cage Method Local Injection Horn Antenna(LIHA) 패키지내에하나의시스템을구성하도록다수의집적회로와소자가설치될경우, 집적회로가소자간의전기적인간섭혹은차폐를처리하는기술중횡전기자기셀 (transverse electromagnetic cell) 의전기자기파가통과하는셀에서의전기자기파차폐등을시험하는기술 대전류 (bulk current) 가통과할때의전기장차폐를실현하는기술 150kHz to 1GHz 의직류고주파전력이통과할경우전기장차폐를실현하는기술 전기자기장 (Electro-Magnetic field) 이통과하는공간을망형식으로차폐하는차폐망 (Faraday Cage) 에관한기술 150kHz to 1G MHz 를포함하거나 150kHz to 1G MHz 를초과하는고주파전력에관한, 안테나사이에서의전기자기장차폐에관한기술 2. 분석대상기간및분석특허건수특허분석의대상기간은 < 표 4> 와같이 1989 년 1 월부터 2009 년 6 월까지출원공개되거나등록된한국, 일본, 유럽및미국특허를분석대상으로하였다. < 표 4> 국가별분석구간및특허건수 자료구분 국가 전체분석구간 분석대상특허수 한국 1989~ 공개특허 ( 출원일기준 ) 일본 1989~ 유럽 1989~ 미국 2001~ 등록특허 ( 출원일기준 ) 미국 1989~ 합계 1,045 17

5 주간기술동향통권 1423 호 미국특허에대해서, 공개특허 189 건과등록특허 509 건을합한 698 건에대해분석하였고, 한국, 일본및유럽특허에대해서는각각 212 건, 58 건, 77 건에대해분석을수행하여전체적으로는 1,045 건의특허에대해분석을수행하였다. 한국특허 7,163 건과외국특허 ( 미국등록 3,995 건, 미국공개 3,637 건, 유럽공개 623 건, 일본공개 124 건 ) 9,651 건등총 16,814 건의모집단특허들로부터, 각중분류기술과연관이있는유효특허 989 건을발췌한후, 칩 (Chip) 에관해연관이있는건을추가로검토하여모집단건에서한국특허 26 건과외국특허 ( 미국, 일본, 유럽 ) 40 건을추가로발췌하여총 1,045 건의분석집단을만들었다. IV. 특허동향분석 1. 전세계 IC with EMC 분야의특허동향 IC with EMC 는미국특허가 698 건 (66.8%) 으로가장높은점유율을차지하고있으며, 매년증가와감소를반복하나전반적으로증가추세를나타내고있는것으로조사되었다. ( 그림 1) 은 IC with EMC 분류의특허건수추이를나타내고있다. 한국공개특허는 212 건 (20.3%) 으로미국특허다음으로높은점유율을차지하였으며, 전반적으로증가추세를나타내고있고최근 3 년간출원건수가급격하게증가한것으로나타났다. 유럽공개특허와일본공개특허는각각 7.4%, 5.6% 의점유율을차지하고있으며, 소수의특허를지 ( 특허건수 ) 80 비공개데이터 유럽공개특허일본공개특허한국공개특허미국특허 출원연도 ( 그림 1) IC with EMC 분류의특허건수추이 18

6 속적으로출원하고있는것으로분석되었다. 2. 포트폴리오분석특허건수와출원인수변화의상관관계를통해기술의위치를살펴보는포트폴리오기본모델에서한국과미국은발전기단계에있는것으로나타났다. ( 그림 2) 는포트폴리오로본 IC with EMC 분류의위치를나타낸다. ( 그림 2) 포트폴리오로본 IC with EMC 분류의위치한국과미국의특허동향은기술혁신의주체인출원인수와기술혁신의결과인특허건수가동시에증가함에따라, 포트폴리오기본모델에서발전기에해당하는것으로나타났다. 일본과유럽의특허동향은 IC with EMC 분야에출원건수가매우작아포트폴리오분석의의미를갖지않으므로분석하지않았다. 19

7 주간기술동향통권 1423 호 국가별주요출원인 IC with EMC 분야주요연구주체는 ETRI, Cascade Microtech 및 NEC 사로분석되었다. 각국의주요연구주체상위순위 (Top10 내 ) 를살펴본결과, IC with EMC 분야에서전세계에특허출원 ( 등록 ) 이가장활발한연구주체로는일본기업인 HITACHI, NEC 및 MATSUSHITA ELECTRIC 인것으로나타났다. 특히 NEC 사는출원건수는많지않으나, 미국에 12 건 (4 위 ), 일본에 2 건 (4 위 ) 및유럽에 2 건 (8 위 ) 을각각출원한것으로나타나한국을제외한나머지국가에활발한특허활동을하고있는것으로조사되었다. 전세계국가별주요출원인은 < 표 5> 와같다. 국내기관인 ETRI, 삼성전자는한국에각각 33 건, 13 건을출원하여자국인한국을주요타깃시장으로보고있는것으로판단된다. Cascade Microtech 사는미국에 30 건 (1 위 ), IBM 사는 17 건 (2 위 ) 을출원하여자국인미국을주요타깃시장으로보고있는것으로판단되며, 일본 < 표 5> 전세계국가별주요출원인 ( 상위 10 위 ) 순 한국 미국 일본 유럽 위 특허권자 건수 출원인 건수 출원인 건수 출원인 건수 1 ETRI(KR) 33 Cascade Microtech(US) 30 KYORITSU DENSHI KOGYO(JP) 2 삼성전자 (KR) 13 IBM(US) 17 HITACHI(JP) 5 3 엘지이아이 (KR) 8 Sun Microsystems( US) 7 HP(US) 6 Matsushita Electric(JP) 16 Fujitsu(JP) 3 SIEMENS(DE) 4 4 엘지전자 (KR) 7 NEC(JP) 12 NEC(JP) 2 SONY(JP) 4 5 다이니폰인사츠 (JP) 6 Formfactor(US) 10 6 윌테크놀로지 (KR) 5 Tektronix(US) M(US) 삼성에스디아이 (KR) 엘지디스플레이 (KR) 4 4 Agilent Technologies (US) Electronic Development(US) Matsushita Electric(JP) 9 9 NTT(NIPPON TELEGRAPH & TELEPHONE)(JP) ERENA DENSHI KK(JP) KOREA ELECTRON TELECOMMUN (KR) OKI ELECTRIC(JP) 9 TOKIN(JP) 2 2 Asea Brown Boveri(DE) HITACHI(JP) 3 2 Lucent Technologies (US) 3 2 NEC(JP) 2 Euro EMC Service Dr. Hansen GmbH(DE) 10 이찬우 (KR) 4 Intel(US) 8 Alcatel(US)

8 기업인 MATSUSHITA ELECTRIC 사는미국에 9 건 (9 위 ), 유럽에 4 건 (2 위 ) 을출원하여자국 보다는외국에출원활동을활발히하고있는것으로조사되었다. 4. 기술분야별동향 가. 한국의세부기술별출원동향한국의기술분야별출원동향은 Workbench Faraday Cage Method 분야의관련특허가가장많으며급격한증가추세를나타내고있다. IC with EMC 분야에대한한국에서의출원동향을살펴보면, Workbench Faraday Cage Method 분야가 132 건 (63%) 으로가장높은점유율을차지하고있으며, 다음으로 TEM-Cell 분야가 58 건 (27%), LIHA(Local Injection Horn Antenna) 분야가 11 건 (5%), Direct RF Power Injection 분야가 10 건 (5%), Bulk Current Injection 분야가 1 건의순으로나타났다. 국내출원동향은 ( 그림 3) 과같다. Workbench Faraday Cage Method 분야를제외한나머지 4 개분야는증가와감소를반복하며지속적인특허활동을하고있다. 한국의기술분야별- 구간별출원동향을보면, Workbench Faraday Cage Method 분야에서매우활발하게출원활동이이루어지고있으며, LIHA 분야는소폭의증가세를보이고있다. Workbench Faraday Cage Method 분야는 1996~1999 년구간 ( 그림 3) 국내출원동향 21

9 주간기술동향통권 1423 호 에서 13 건, 2000~2003 년구간에 37 건으로이전구간에비해출원건수가 3 배정도증가하였 으며, 2004~2007 년구간에서도 67 건을출원하여급격한증가추세를나타낸다. 나. 미국의세부기술별등록동향미국의기술분야별출원동향은타국가와달리모든기술분야에서고르게출원활동을하고있으며, 시계열상으로전반적으로증가추세를보이고있다. IC with EMC 분야에대한미국에서의출원동향을살펴보면, TEM-Cell 분야가 215 건 (31%) 로가장높은점유율을차지하고있으며, 다음으로 Workbench Faraday Cage Method 분야가 194 건 (28%), LIHA 분야가 151 건 (22%), Direct RF Power Injection 분야가 94 건 (13%), Bulk Current Injection 분야가 44 건 (6%) 의순서인것으로조사되었다. 미국내의출원동향은 ( 그림 4) 와같다. 미국의기술분야별- 구간별출원동향을보면, Bulk Current Injection 분야를제외한나머지 4 개분야는매구간증가추세를보이고있다. TEM-Cell 분야와 LIHA 분야는 2000~2003 년구간에서출원건수가급격하게증가하였으며, Workbench Faraday Cage Method 분야는 1996~1999 년구간에서출원건수가급격하게증가하였다. Direct RF Power Injection 분야는 ( 그림 4) 미국내의출원동향 22

10 꾸준히증가추세를보이고있으며, Bulk Current Injection 분야는 2000~2003 년구간까지증 가추세였으나 2004~2007 년에출원이감소한것으로조사되었다. 다. 일본의세부기술별출원동향일본의기술분야별출원동향을살펴보면, Bulk Current Injection 분야와 LIHA 분야에는특허활동을하지않는것으로나타났다. IC with EMC 분야에대한일본에서의출원점유율을살펴보면, TEM-Cell 분야가 31 건 (54%) 으로가장높은점유율을차지하고있으며, 다음으로 Workbench Faraday Cage Method 분야가 21 건 (36%), Direct RF Power Injection 분야가 6 건 (10%) 의순이었다. 이외에 3 개기술분야는출원건수가매우소수이나출원활동은지속하고있는것으로조사되었다. 일본내의출원동향은 ( 그림 5) 와같다. 일본의기술분야별- 구간별출원동향을보면, Workbench Faraday Cage Method 분야는특허건수는적지만, 매구간에서증가추세를보이고있다. ( 그림 5) 일본내의출원동향라. 유럽의세부기술별출원동향유럽의기술분야별출원동향은모든분야에서특허출원건수는 10 건미만으로소수의특허를지속적으로출원하고있으며, TEM-Cell 분야는 2001 년에 6 건을출원하여일시적으로출원건 23

11 주간기술동향통권 1423 호 ( 그림 6) 유럽내의출원동향 수가증가한것으로나타났다. IC with EMC 분야에대한유럽에서의출원동향을살펴보면, TEM-Cell 분야가 35 건 (46%) 으로가장높은점유율을차지하고있으며, 다음으로 Workbench Faraday Cage Method 분야가 18 건 (23%), LIHA 분야가 13 건 (17%), Bulk Current Injection 분야가 7 건 (9%), Direct RF Power Injection 4 건 (5%) 의순으로나타났다. 유럽내의출원동향은 ( 그림 6) 과같다. 유럽의기술분야별- 구간별출원동향을보면, 모든기술분야에서일정한경향을보이지않고증가와감소를반복하는것으로나타났다. Workbench Faraday Cage Method 분야는 1996~ 1999 년구간과 2004~2007 년구간에 4 건을출원하였으며, 2000~2003 년구간에서는 8 건을출원한것으로나타났다. TEM-Cell 분야의경우에는 1992~1995 년구간에서 9 건, 1996~ 1999 년구간에서 5 건, 그리고 2004~2007 년구간에서는 4 건으로점점출원건수가줄어든것으로조사되었다. 5. 한국의국제경쟁력비교분석 가. 질적수준을고려한각국의시장력분석 IC with EMC 분야에서주요특허권자의기술영향력을나타내는인용도지수 (CPP) 와시장 24

한국과대만은피인용회수와평균패밀리수가모두낮아질적수준과시장성이모두낮은국가인것으로조사되었다. 나.

12 확보력을나타내는시장력지수 (PFS) 를비교하여보면, 인용도지수와시장력지수모두평균보다 높게나타나는국가는존재하지않는것으로파악되었다. ( 그림 7) 은출원인국적별기술영향력 과시장확보력을나타내고있다. ( 그림 7) 출원인국적별기술영향력과시장확보력캐나다, 미국및일본은피인용회수는평균이상이나, 평균패밀리수가평균이하로질적수준은높으나시장성이낮은국가인것으로조사되었고, 한국과대만은피인용회수와평균패밀리수가모두낮아질적수준과시장성이모두낮은국가인것으로조사되었다. 나. 국가별연구개발동향미국은논문인용수와특허인용수모두평균이상으로나타나응용기술과기초과학과의상호연계성이높은것으로분석되었다. 한국과캐나다는논문인용수는평균이상이지만, 특허인용수가평균이하로나타나한국은 IC with EMC 분야에서기초과학에의연관성은충실한반면, 응용기술개발에대한성과는아직미약한것으로나타났다. ( 그림 8) 은출원인국적별연구개발방향을나타내고있다. 25

13 주간기술동향통권 1423 호 ( 그림 8) 출원인국적별연구개발방향 V. 결론 위에서살펴본바와같이, EMC 규제의대표적인품목이될것으로예상되는자동차용반도체시장은 2008 년 200 억달러정도의규모이나경기회복시까지매년 25% 정도까지하락하다가 2012 년에야다시 200 억달러수준으로회복될것으로전망되고있으며, 자동차한대에들어가는반도체전장품의비중은 13% 정도였으며, 금년도에그비중은 13.5%(150 억달러 ) 로성장하고오는 2012 년에는 14.8%(190 억달러 ) 에이를것으로전망되고있다. IC with EMC 에대한전세계적인동향은 1899 년부터 2009 년까지전체적으로증가하는현상을보이고있다. 미국은전세계 IC with EMC 분야특허의 66% 를차지하고있고, 한국은 20% 를차지하고있으며, 1899 년부터 2009 년까지전체적으로증가하는현상을나타내고있다. 이외에일본은 6%, 유럽은약 7% 를차지하고있다. 한국의경우, ETRI 가특허출원건수로는한국, 미국, 일본, 유럽등 4 개국출원을모두포함하여 38 건으로세계 1 위지만, 그중한국에 33 건이편중되어있고일본과유럽에는출원건이없으며미국에는 5 건만이출원되어있다. 이는외국보다는국내에큰비중을두고출원활동을하며, 외국은미국에중점을두고일본, 유럽에는거의없는것으로분석되었다. 반면에, HITACHI, NEC 및 SIEMENS 는미국내의순위는 4~6 위권이지만출원건분포가미국을제외하더라도 26

14 일본, 유럽, 한국에골로루분포되어있으며, 특히 HITACHI 는특허관리에있어서미국이외에도유럽과일본, 한국에일정비율의출원건을확보하고있어일본, 한국, 유럽, 미국모두에대해특허권확보노력을기울이는것으로나타났다. 미국에출원된특허를기준으로한국의질적수준과시장력을분석한결과, 한국은 IC with EMC 에서다른국가의출원인이한국출원인의특허를인용하는특허피인용회수와한국출원인의특허가미국과동시에다른국가에출원된개수를나타내는패밀리수가모두상대적으로낮은편에속하여특허의질적수준과제품의판매력을나타내는시장력이다른국가들에비해약한상태로분석되었다. 미국에출원된특허를기준으로한국의연구개발동향을분석한결과는한국은논문인용수는평균이상이지만, 특허인용수가평균이하로나타나한국은 IC with EMC 분야에서기초과학에의연관성은충실한반면, 응용기술개발에대한성과는아직미약한것으로조사되었다. 최근전기자기파적합성 (EMC) 을구비한 IC 에관한연구가각광을받고있으며, 대표적인응용분야인자동차용반도체시장은향후지속적인성장이예상되고있다. 이에응용기술개발시큰경제적파급효과를기대할수있는 IC with EMC 분야에서우리나라가국가기술경쟁력을높이기위해서는산ㆍ학ㆍ연ㆍ관의유기적인협력을통한효율적인기술개발이이루어져야할것이며, 이를위한정부의적극적인연구개발투자의확대가요구된다. < 참고문헌 > [1] 김윤화, 자동차용반도체시장동향, 정보통신정책, 제 20 권 8 호, [2] IT SoC Magazine, 자동차용반도체시장및기술동향, IT SoC 협회, [3] Gartner, Market Share: Top 20 Automotive Semiconductor Vendors, Worldwide, 2006, * 본내용은필자의주관적인의견이며 NIPA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 27

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<4D F736F F D205F D F20C0AFC0CDC7D1C6AFC7E3BBF3BDC45FB1E8B0C7C7FC5F2E646F63> 유익한특허상식 친환경에너지절감형 LED 조명기술특허동향 특허청복합기술심사 3 팀김건형 1. 배경 3. 동향분석 최근글로벌에너지, 환경문제가크게대두되면서절전형청정광원으로평가받는 LED 조명에대한관심이더욱급증하고있다. 에너지절감, CO 절감, 지구환경친화효과의극대화를위한일반조명용 LED 조명에대한기초 / 원천기술및제품응용기술개발, 세계정상급성능의일반조명용 LED