デジタル IC 市場 – 世界の業界規模、シェア、トレンド、機会、予測、コンポーネント別 (メモリ {DRAM、フラッシュ、SRAM、EPROM など}、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号処理システムなど)、原材料別 (シリコン、ガリウムヒ素など)、エンドユーザー別 (自動車、産業用家電、通信など)、地域別、企業別、地理別、予測と機会、2018-2028 年

市場概要

主要な市場推進要因

技術の進歩と小型化

技術の進歩と小型化への絶え間ない追求は、世界のデジタル IC 市場の原動力となっています。より高いパフォーマンス、エネルギー効率の改善、および機能の強化に対する需要が高まる中、半導体メーカーはイノベーションの限界を押し広げています。7nm、5nm などの高度なプロセス ノードにより、より小型で電力効率の高いデジタル IC を作成できます。トランジスタのサイズが縮小すると、統合レベルが向上し、コンパクトなチップ内で複雑な機能を実現できます。これらの技術の進歩は、デジタル IC のパフォーマンスを向上させるだけでなく、モバイル デバイスから高性能コンピューティング、モノのインターネット (IoT) まで、さまざまなセクターにわたる革新的なアプリケーションへの道を開きます。

モノのインターネット (IoT) の爆発的な成長

モノのインターネット (IoT) の急激な成長は、世界のデジタル IC 市場を形成する主要な推進力です。相互接続されたデバイス、センサー、スマート システムの急増により、エネルギー効率が高く、低消費電力で、エッジでデータを処理できるデジタル IC が求められています。IoT アプリケーションは、スマート ホーム、産業オートメーション、ヘルスケア ウェアラブル、スマート シティなど、幅広い分野に広がっています。IoT 向けに最適化されたデジタル IC により、これらのデバイスはデータをインテリジェントに収集、処理、送信できるようになり、相互接続されたテクノロジのシームレスなネットワークが構築されます。IoT の変革の可能性により、接続されたデバイスの固有の要件に対応する特殊なデジタル IC の需要が加速しています。

高性能コンピューティングと人工知能 (AI)

高性能コンピューティング (HPC) の急速な進化と人工知能 (AI) アプリケーションの急増は、世界のデジタル IC 市場における主要な推進力です。機械学習、ディープラーニング、ニューラルネットワーク処理などの AI 駆動型タスクには、優れた処理能力とデータ処理機能を備えたデジタル IC が必要です。AI アプリケーション向けに最適化されたデジタル IC は、推論およびトレーニング タスクを高速化するように設計されており、リアルタイムの意思決定とパターン認識を可能にします。AI 対応デバイス、自律システム、データ分析の需要により、AI 駆動型ワークロードで比類のないパフォーマンスを提供する専用のデジタル IC の開発が促進されています。

接続性と 5G ネットワーク

接続性の高まりと 5G ネットワークの展開は、世界のデジタル IC 市場を牽引する極めて重要な原動力です。5G ネットワークへの移行により、データ レートの向上、レイテンシの低減、デバイス密度の増加がもたらされ、拡張現実 (AR)、仮想現実 (VR)、スマート シティなどのアプリケーションに新たな可能性が生まれます。5G の可能性を最大限に引き出すには、デジタル IC を効率的な通信、低レイテンシのデータ処理、堅牢なワイヤレス接続向けに最適化する必要があります。ベースバンド プロセッサから RF モジュールまで、デジタル IC は 5G 対応デバイスのパフォーマンスと機能の形成に重要な役割を果たし、世界の通信エコシステムにおけるその重要性を高めています。

エネルギー効率とグリーン テクノロジーの需要

エネルギー効率とグリーン テクノロジーへの重点が高まっていることは、世界のデジタル IC 市場を形成する重要な原動力です。気候変動と環境への影響に対する懸念が高まる中、業界では消費電力を最小限に抑えながらより高いパフォーマンスを提供するデジタル IC を求めています。この需要は、モバイル デバイスからデータ センターまで、さまざまな分野に広がっています。エネルギー効率の高いプロセッサ、電源管理 IC、バッテリー駆動のデバイスに最適化されたデジタル IC への傾向は、業界の持続可能性への取り組みを反映しています。さらに、デジタル IC メーカーは、環境に優しいテクノロジー ソリューションを求める幅広い動きに合わせて、製造プロセス、材料、パッケージング技術の環境フットプリントを削減する革新的な方法を模索しています。

主要な市場の課題

複雑な設計および検証プロセス

世界のデジタル IC 市場は、ますます複雑化する設計および検証プロセスの課題に取り組んでいます。デジタル IC がより洗練され、多数の機能を統合するにつれて、設計チームは複雑な設計要件と複雑な検証手順に直面しています。複数のドメインにわたって機能、パフォーマンス、消費電力、セキュリティを検証する必要性は、大きな課題となっています。包括的な検証に必要な時間とリソースが急増し、製品開発サイクルの遅延につながることがよくあります。この課題に対処するには、革新的な設計自動化ツール、強化された検証方法、設計チーム間のコラボレーションにより、設計から検証までのプロセスを効率化する必要があります。

プロセス ノードの縮小と製造コスト

小型化とパフォーマンス強化の継続的な追求により、グローバル デジタル IC 市場でプロセス ノードの縮小と製造コストの高騰という課題が生じています。半導体メーカーが 10nm 未満のノードに進出するにつれて、リソグラフィー、材料、および歩留まり管理の複雑さが増しています。高度な製造施設の構築と運用に必要な投資は膨大で、コスト構造に圧力をかけています。半導体メーカーは、高い歩留まりと品質基準を維持しながら、コスト効率の高いスケーリングを実現する方法を見つける必要があります。この課題を解決するには、プロセス技術、材料の革新、およびパフォーマンスの向上と経済的実現可能性のバランスをとるための共同サプライ チェーン戦略におけるブレークスルーが必要です。

電力効率と熱管理

電力効率と熱管理は、特にデバイスがよりコンパクトでポータブルになるにつれて、グローバル デジタル IC 市場で大きな課題となっています。バッテリー駆動のデバイス、IoT センサー、ウェアラブルの普及により、エネルギー効率の高いデジタル IC の需要が高まっています。高性能を提供しながら最適な電力消費を実現することは、微妙なバランスです。さらに、デジタル IC の動作速度が速くなり、より多くの機能が統合されるにつれて、放熱が懸念されます。発熱を管理し、さまざまな動作条件下で信頼性の高いパフォーマンスを確保することは非常に重要です。この課題を克服するために、業界では、高度なパッケージング ソリューション、熱伝導率の高い新素材、電力消費を最適化するアーキテクチャの革新を模索しています。

知的財産の保護とセキュリティ

知的財産 (IP) の保護とセキュリティの課題は、世界のデジタル IC 市場において最も重要です。デジタル IC の複雑さが増すにつれて、IP の盗難、偽造、リバース エンジニアリングのリスクが高まっています。機密設計情報を保護し、デジタル IC の信頼性を確保することは、サプライ チェーンの信頼を維持するために不可欠です。さらに、IoT デバイスの台頭と接続性の統合により、サイバーセキュリティの懸念が最前線に浮上しています。デジタル IC がハッキング、不正アクセス、データ侵害に耐性があることを保証することは、複雑な課題です。業界の関係者は協力して、ライフサイクル全体にわたってデジタル IC の整合性を保護する堅牢なセキュリティ機能、暗号化メカニズム、ハードウェアベースのセキュリティ ソリューションを実装する必要があります。

人材不足とスキル ギャップ

世界のデジタル IC 市場は、人材不足の深刻化とスキル ギャップの拡大という課題に直面しています。デジタル IC の設計と製造には、電気工学、材料科学、半導体物理学などの分野の専門知識を持つ高度なスキルを持つ専門家が必要です。しかし、資格のあるエンジニアや専門家の供給は、業界の急速な進化に追いつくのに苦労しています。大学や教育機関は、デジタル IC 業界の需要に対応するためにカリキュラムを適応させる必要があり、企業はスキル ギャップを埋めるためにトレーニングとスキル向上プログラムに投資する必要があります。この課題を解決するには、グローバル デジタル IC 市場で革新と競争力を推進する人材を引きつけ、育成するための協調的な取り組みが必要です。

主要な市場動向

デジタル IC 設計を変革する高度なプロセス技術

グローバル デジタル IC 市場は、プロセス技術の急速な進歩によって変革期を迎えています。トランジスタ サイズの小型化、統合レベルの向上、エネルギー効率の向上というトレンドが、デジタル IC 設計の展望を形成しています。ファウンドリと半導体メーカーは、より小型で高速で電力効率の高いチップに対する高まる需要に対応するため、7nm、5nm、さらには 3nm などの高度なプロセス ノードに多額の投資を行っています。これらの進歩により、複雑な機能を小型フォーム ファクター内に統合できるようになり、モバイル デバイス、高性能コンピューティング、モノのインターネット (IoT) アプリケーションに革新がもたらされます。さらに、ムーアの法則が業界を導き続ける中、世界のデジタル IC 市場におけるイノベーションのペースを維持するために、新しい材料と 3D 統合技術が研究されています。

AI と機械学習によるカスタマイズと最適化の推進

人工知能 (AI) と機械学習は、世界のデジタル IC 市場における変革の原動力として台頭しています。AI を搭載した設計自動化ツールにより、エンジニアは設計プロセスを迅速化し、消費電力を最適化し、パフォーマンスを向上させ、潜在的な障害を予測することができます。より広い設計空間を探索し、最適なソリューションを見つける能力により、カスタマイズと効率性が新たなレベルに到達します。AI 主導の設計手法は、ニューラル ネットワーク アクセラレータや AI アプリケーションで使用される専用プロセッサなどの複雑なデジタル IC に特に役立ちます。 AI がチップ設計ワークフローの不可欠な部分となるにつれ、世界のデジタル IC 市場では生産性の向上とイノベーションの加速が見られます。

エッジ コンピューティングと IoT 需要の高まり

モノのインターネット (IoT) デバイスの普及により、世界のデジタル IC 市場は大きく変化しています。データ ソースの近くで処理が行われるエッジ コンピューティングへの傾向により、エネルギー効率が高く低電力のデジタル IC の需要が高まっています。これらのチップは、バッテリー駆動のデバイスの寿命を延ばし、遅延を減らすために、処理能力とエネルギー消費のバランスをとる必要があります。エッジ コンピューティングに最適化されたデジタル IC は、スマート ホーム、産業オートメーション、ヘルスケア ウェアラブル、自律走行車など、さまざまなアプリケーションに採用されています。IoT エコシステムが拡大するにつれ、世界のデジタル IC 市場は、エッジ デバイスの独自の要件に対応する革新的なソリューションの提供に注力しています。

コア設計の考慮事項としてのセキュリティと信頼性

重要なシステムと機密データのデジタル化が進むにつれ、世界のデジタル IC 市場におけるセキュリティと信頼性の重要性が高まっています。その結果、セキュリティ機能は、業界全体でデジタル IC 設計の不可欠な要素になりつつあります。セキュア ブート メカニズムからハードウェア ベースの暗号化と認証まで、デジタル IC はさまざまなサイバー脅威に耐えられるように設計されています。さらに、ハードウェア セキュリティ モジュール (HSM) とトラステッド プラットフォーム モジュール (TPM) は、データとアプリケーションの整合性を確保する上で重要性を増しています。世界のデジタル IC 市場では、セキュリティの考慮事項がチップ設計そのものに組み込まれ、最新技術の基盤が強化されるというパラダイム シフトが起こっています。

量子コンピューティングがデジタル IC 設計に与える影響

量子コンピューティングはまだ初期段階ですが、世界のデジタル IC 市場に大きな影響を与える傾向にあります。量子コンピューティングの研究が進むにつれて、デジタル IC の設計に課題と機会の両方がもたらされます。従来のコンピューターでは達成できない速度で複雑な問題を解決できる量子コンピューティングの可能性は、デジタル IC で使用される暗号化と最適化アルゴリズムに影響を与えます。世界のデジタル IC 市場のエンジニアは、セキュリティと暗号化に対するリスクを軽減しながら量子コンピューティングの利点を活用する方法を模索しています。量子コンピューティング時代にデジタル IC の長期的な実行可能性を確保するために、量子耐性アルゴリズムと暗号化プリミティブが研究されています。

セグメント別インサイト

原材料インサイト

シリコン セグメント

一方、ガリウム ヒ素 (GaAs) はシリコンほど普及していませんが、そのユニークな特性により、デジタル IC 市場の特定のセグメントで特別な位置を占めています。GaAs は、シリコンと比較して並外れた電子移動度と優れた高周波性能を誇ります。このため、無線周波数 (RF) やマイクロ波アプリケーションなど、高速信号処理を必要とするアプリケーションに最適です。GaAs ベースのデジタル IC は、無線通信デバイス、衛星通信システム、レーダー システム、軍事アプリケーションでよく使用されています。これらの専門分野における GaAs の優位性は、重要な通信および防衛技術の推進におけるその重要性を強調しています。

エンドユーザーの洞察

自動車部門

さらに、ますますつながりが深まる世界では、デジタル IC 市場における通信部門の優位性は否定できません。有線から無線通信システムまで、デジタル IC はシームレスな接続、データ転送、ネットワーク最適化を可能にします。5G ネットワーク、モノのインターネット (IoT) デバイス、高速データ伝送の拡大により、この分野でのデジタル IC の重要性はさらに高まっています。無線周波数 (RF) コンポーネント、ベースバンド プロセッサ、ネットワーク プロセッサなどの通信 IC は、グローバルな通信インフラストラクチャの形成において極めて重要な役割を果たしています。

地域別の洞察

北米

一方、アジア太平洋地域は、電子機器および半導体の世界的な製造拠点です。中国、韓国、日本、台湾などの国は、デジタル IC 市場に大きく貢献しています。ここでは、民生用電子機器、モバイル デバイス、メモリ ソリューション、IoT アプリケーションなど、幅広いセグメントにわたって優位性が見られます。広大な消費者基盤と活気あるエレクトロニクス エコシステムを備えたアジア太平洋地域は、日常的なデバイスや新興テクノロジーを動かすデジタル IC の製造を牽引しています。

最近の開発状況

• 2023 年 2 月、Synopsys と Google は、人工知能 (AI) および機械学習 (ML) アプリケーション向けの新しいデジタル IC を開発するためのコラボレーションを発表しました。このコラボレーションでは、Synopsys の設計ツールと Google の AI の専門知識を活用して、より効率的で強力なデジタル IC を作成することに重点が置かれます。
• 2022年12月、IntelとTSMCは、5Gワイヤレス市場向けの新しいデジタルICを開発するための提携を発表しました。この提携では、Intelの製造に関する専門知識とTSMCのプロセス技術を活用して、5G基地局やその他の5Gアプリケーション向けのより効率的で強力なデジタルICを作成することに重点が置かれます。

主要な市場プレーヤー

• Intel Corporation
• Samsung Electronics Co., Ltd.
• Taiwan Semiconductor ManufacturingCompany Limited (TSMC)
• NVIDIA Technology Corporation
• Qualcomm法人
• Texas Instruments Incorporated
• Broadcom Inc.
• Analog Devices, Inc.
• Micron, Inc.
• STMicroelectronics NV