GaN 半導体デバイス市場 - タイプ別 (パワー半導体、オプトエレクトロニクス半導体)、デバイスタイプ別 (トランジスタ、ダイオード)、アプリケーション別 (パワーエレクトロニクス、RF デバイス)、地域別 (2024 ～ 2031 年)

GaN半導体デバイス市場の評価 – 2024〜2031年

スマートフォンやラップトップなどのデバイス向けの高性能パワーエレクトロニクスやRF（無線周波数）コンポーネントの使用が増えていることから、GaN半導体デバイスの採用が進んでいます。GaNデバイスは、従来のシリコンベースのデバイスに比べて効率が高く、スイッチング速度が速く、熱伝導率が高いため、市場規模は2024年に34億5,000万米ドルを超え、2031年までに105億4,000万米ドル

さらに、電気自動車のパワートレインや再生可能エネルギーシステムでの採用が増えていることも、GaN半導体デバイスの採用に拍車をかけています。 GaN デバイスの機能強化とコスト削減につながる継続的な研究開発活動により、市場は 2024 年から 2031 年にかけて 16.53% の CAGR で成長する見込みです。

GaN 半導体デバイス市場定義/概要

GaN (窒化ガリウム) 半導体デバイスは、ワイドバンドギャップ材料である窒化ガリウムから作られた電子部品です。GaN は、シリコンと比較して、ブレークダウン電圧が高く、熱伝導率が高く、スイッチング速度が速いなど、優れた電気特性を備えています。これらの特性により、GaN デバイスは効率性が高く、より高い電圧、周波数、温度で動作することができます。

GaN 半導体デバイスは、さまざまな分野で使用されています。民生用電子機器では、効率性とコンパクトなサイズのため、電源充電器やアダプタに使用されています。通信分野では、高周波および高電力アプリケーション向けの 5G インフラストラクチャおよび衛星通信システムに不可欠です。GaN デバイスは、自動車業界では電気自動車のパワートレインや充電システムに、再生可能エネルギー業界では太陽光インバータや風力タービンでの効率的な電力変換に使用されています。さらに、産業システム、軍事および航空宇宙のレーダー、電子戦システムにも応用されています。

エネルギー効率の高いパワーエレクトロニクスの需要の高まりにより、GaN半導体デバイスの採用はどのように増加するのでしょうか?

エネルギー効率の高いパワーエレクトロニクスの需要の高まりが、GaN半導体デバイス市場を牽引しています。米国エネルギー省によると、GaNベースのパワーデバイスは、シリコンの代替品と比較してエネルギー損失を最大50％削減できます。欧州委員会は、パワーエレクトロニクスにおけるGaNの採用が2020年から2023年の間に35％増加したと報告しました。この傾向は、民生用電子機器や自動車を含むさまざまなアプリケーションでのより高い効率の必要性によって促進されています。2024年2月、インフィニオンテクノロジーズは、GaN生産能力を拡大するために10億ドルの投資を発表しました。同様に、テキサス・インスツルメンツは、電気自動車市場をターゲットにした GaN ベースの電源管理 IC の新製品ラインを 2024 年 4 月に発表しました。

5G インフラの拡大により、GaN RF デバイスの需要が高まっています。世界モバイル サプライヤー協会は、2023 年に導入される 5G 基地局の 60% で GaN ベースの RF パワー アンプが使用されていると報告しました。米国連邦通信委員会は、2021 年から 2023 年にかけて、ワイヤレス インフラ向けの GaN RF デバイスの出荷が 40% 増加すると指摘しました。この成長は、高周波アプリケーションにおける GaN の優れたパフォーマンスによって推進されています。2024 年 3 月、Qorvo は 5G mmWave アプリケーション向けの GaN-on-SiC RF ソリューションの新シリーズを発表しました。NXP セミコンダクターズは、2024 年 5 月に大手通信機器メーカーと提携し、次世代の GaN ベースの 5G 大規模 MIMO システムを開発しました。

自動車業界の電気自動車および自動運転車への移行により、GaN の採用が促進されています。米国運輸省は、2025年までに電気自動車の30％にGaNデバイスが使用されると予測しました。欧州自動車工業会の報告書によると、EVにおけるGaNベースのパワーエレクトロニクスは2022年から2024年にかけて55％増加しています。この傾向は、電力変換効率を改善し、システム全体のサイズを縮小するGaNの能力によって推進されています。2024年1月、オン・セミコンダクターはEVオンボード充電器とDC-DCコンバータ向けの包括的なGaNソリューションを発表しました。ナビタス・セミコンダクターは2024年6月に、次世代電気自動車向けのGaNベースのパワートレインを開発するために大手自動車メーカーと戦略的提携することを発表しました。

GaN半導体デバイスの限られたサプライチェーンは、その市場成長を抑制しますか？

GaN半導体デバイス市場は、シリコンと比較して成熟度の低いサプライチェーンによって妨げられています。GaN材料とコンポーネントの入手可能性は限られているため、潜在的な供給制約とコスト上昇につながります。サプライ チェーンのこの未熟さは、リード タイムの延長や可用性の問題につながり、生産スケジュールや拡張性に影響を与える可能性があります。

GaN デバイスを既存のシリコン ベース システムに統合することは、複雑でコストがかかる場合があります。材料特性とパフォーマンス特性の大きな違いにより、大幅な再設計と適応の作業が必要になります。この複雑さにより実装の時間とコストが増加し、企業が GaN テクノロジにシームレスに移行することが困難になります。

GaN は、別のワイド バンド ギャップ材料であるシリコン カーバイド (SiC) との激しい競争に直面しています。SiC デバイスは、高出力アプリケーションですでに定着しており、高い熱伝導率や堅牢性などの利点があります。この競争により、特に SiC が確固たる地位を築いている市場では、GaN デバイスの成長の可能性が制限される可能性があります。

GaN デバイスは、その優れたパフォーマンスにもかかわらず、市場では比較的新しいため、採用には慎重な姿勢が見られます。広範な検証と実証済みの信頼性がなければ、潜在的なユーザーは躊躇する可能性があり、業界が GaN デバイスの性能をテストして信頼するのに時間が必要なため、市場浸透が鈍化する原因となります。

カテゴリ別の洞察力

パワー半導体の採用の増加が GaN 半導体デバイス市場を牽引するか?

パワー半導体は、GaN 半導体デバイス市場の主要なセグメントとして浮上しています。米国エネルギー省によると、2023 年には GaN ベースのパワーデバイスが GaN 半導体市場全体の 45% を占めました。欧州パワーエレクトロニクス協会は、2021 年から 2024 年にかけて GaN パワー半導体の採用が前年比 38% 増加すると報告しました。この優位性は、さまざまなアプリケーションでの高効率電力変換の需要の高まりによって推進されています。2024 年 2 月、インフィニオン テクノロジーズは、過去 2 年間で GaN パワー半導体の収益が 2 倍になったと発表しました。テキサス・インスツルメンツは、2024年4月にデータセンターや産業用アプリケーションをターゲットにした650V GaNパワーステージの新製品ラインを発表しました。

電気自動車（EV）部門は、GaNパワー半導体の優位性を推進する重要な要因です。米国環境保護庁は、2023年に販売される新しいEVの30％にGaNパワーデバイスが使用され、2021年の15％から増加したと報告しました。中国の工業情報化部は、EVでのGaNパワー半導体の使用が2022年から2024年にかけて50％増加すると指摘しました。この傾向は、GaNが電力変換効率を改善し、システム全体のサイズを縮小する能力によって促進されています。2024年3月、オン・セミコンダクターは、EVトラクションインバーター用に特別に設計された900V GaNパワーモジュールを発売しました。 Navitas Semiconductorは、2024年5月に大手EVメーカーと提携し、次世代のGaNベースのオンボード充電器を開発しました。

再生可能エネルギー分野も、GaNパワー半導体の優位性に貢献しています。国際エネルギー機関は、GaNベースのソーラーインバータの市場シェアが2020年の10％から2023年には25％に達すると報告しました。米国国立再生可能エネルギー研究所は、GaNパワーデバイスにより、2025年までにソーラーインバータの効率が最大3％向上すると予測しました。この成長は、再生可能エネルギーシステムにおけるより高い効率と電力密度の必要性によって推進されています。2024年1月、GaN Systemsは、太陽光発電と風力発電のアプリケーション向けに最適化された新しいシリーズのパワートランジスタを発表しました。トランスフォームは2024年6月、大規模なエネルギー貯蔵プロジェクトにGaNパワーデバイスをうまく導入し、変換効率と信頼性の向上を実証したと発表しました。

GaN半導体デバイス市場におけるパワーエレクトロニクスセグメントの優位性に貢献する要因は何ですか？

パワーエレクトロニクスは、GaN半導体デバイス市場の主要なアプリケーションとして浮上しています。米国エネルギー省によると、2023年のGaNベースのパワーエレクトロニクスは、GaN半導体市場全体の55％を占めました。欧州パワーエレクトロニクス協会は、2021年から2024年にかけてGaNパワーエレクトロニクスの採用が前年比42％増加すると報告しました。この優位性は、さまざまな業界で高効率電力変換の需要が高まっていることに牽引されています。2024年2月、インフィニオンテクノロジーズは、過去3年間でGaNパワーエレクトロニクスの収益が3倍になったと発表しました。テキサス・インスツルメンツは、2024年4月に、民生用電子機器と産業用アプリケーションをターゲットとしたGaNベースの電源管理ICの新製品ラインを発表しました。

電気自動車（EV）部門は、GaNパワーエレクトロニクスの優位性を推進する重要な要因です。米国環境保護庁は、2023年に販売される新しいEVの40％にGaNパワーエレクトロニクスが使用され、2021年の20％から増加したと報告しました。中国の工業情報化部は、EVでのGaNパワーエレクトロニクスの使用が2022年から2024年にかけて60％増加すると指摘しました。この傾向は、EVパワートレインの電力変換効率を改善し、システム全体のサイズを縮小するGaNの能力によって促進されています。2024年3月、オン・セミコンダクターは、EVトラクションインバーターとオンボード充電器向けの包括的なGaNパワーエレクトロニクスソリューションを発表しました。ナビタス・セミコンダクターは、2024年5月に大手EVメーカーと提携し、電気自動車向けの次世代GaNベースパワーエレクトロニクスシステムを開発しました。

再生可能エネルギー分野も、GaNパワーエレクトロニクスの優位性に貢献しています。国際エネルギー機関は、GaNベースのソーラーインバータの市場シェアが2020年の12％から2023年には30％に達すると報告しました。米国国立再生可能エネルギー研究所は、GaNパワーエレクトロニクスにより、2025年までに太陽光発電システム全体の効率が最大5％向上すると予測しました。この成長は、再生可能エネルギーシステムにおけるより高い効率と電力密度の必要性によって推進されています。2024年1月、GaN Systemsは、太陽光発電と風力発電のアプリケーション向けに最適化された新しいシリーズのパワーモジュールを発表しました。 Transphorm は 2024 年 6 月に、大規模なグリッド接続型エネルギー貯蔵プロジェクトに GaN パワー エレクトロニクスを導入することに成功し、変換効率と信頼性の向上を実証したと発表しました。

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国/地域別の洞察力

工業化の進展により、アジア太平洋地域で GaN 半導体デバイスの採用が促進されるか?

アジア太平洋地域は、GaN 半導体デバイス市場の主要なプレーヤーとして浮上しています。中国工業情報化部によると、同国のGaNデバイス生産は2021年から2023年にかけて45％増加しました。日本の経済産業省は、GaN半導体の輸出が2020年から2024年にかけて38％増加したと報告しました。この優位性は、政府の強力な支援と堅牢な電子機器製造エコシステムによって推進されています。2024年2月、台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー（TSMC）は、GaN製造能力の拡大に20億ドルの投資を発表しました。韓国のサムスン電子は、2024年4月に、民生用電子機器と自動車市場をターゲットとしたGaNベースのパワーデバイスの新製品を発表しました。

アジア太平洋地域での5G技術の急速な導入により、GaN RFデバイスの需要が高まっています。中国国家統計局は、2023年までに同国に配備される5G基地局の70％でGaNベースのRFパワーアンプが使用されると報告しました。インド電気通信局は、2022年から2024年にかけて無線インフラ向けGaN RFデバイスの輸入が55％増加すると指摘しました。この成長は、高周波アプリケーションにおけるGaNの優れた性能によって推進されています。2024年3月、住友電気工業は5G mmWaveアプリケーション向けの新しいGaN-on-SiC RFソリューションシリーズを発表しました。三菱電機は2024年5月に中国の大手通信機器メーカーと提携し、次世代のGaNベースの5G大規模MIMOシステムを開発しました。

北米での高出力および高周波アプリケーションの需要増加がGaN半導体デバイス市場の成長を牽引するか？

北米のGaN半導体デバイス市場は、高出力および高周波アプリケーションの需要増加に牽引され、急速な成長を遂げています。この地域の堅牢な技術インフラと主要な業界プレーヤーの強力な存在が、市場の優位性に貢献しています。自動車および通信セクターは、GaNデバイスが電気自動車と5Gネットワークで優れたパフォーマンスを提供するため、特にこの成長を促進しています。

米国エネルギー省によると、GaNベースのパワーエレクトロニクスは、さまざまなアプリケーションでエネルギー損失を最大50％削減できます。米国政府は、2023年にGaNの研究開発に1,700万ドルを割り当てています。市場アナリストは、北米のGaN半導体デバイス市場は2021年から2026年までの年平均成長率（CAGR）22.4％で、2026年までに12億ドルに達すると予測しています。

主要プレーヤーの最近の動向は、市場のダイナミズムを強調しています。2024年3月、ウルフスピードはノースカロライナ州の新しいGaN製造施設に65億ドルを投資すると発表しました。もう一つの大手企業である Qorvo は、2024 年第 2 四半期の収益報告で、GaN 関連の収益が前年比 35% 増加したと報告しました。これらの進歩は、この地域が GaN 半導体技術におけるリーダーシップを維持するという取り組みを強調しています。

競争環境

GaN 半導体デバイス市場は、市場シェアを競う多様なプレーヤーがいる、ダイナミックで競争の激しい市場です。これらの企業は、コラボレーション、合併、買収、政治的支援などの戦略的計画の採用を通じて、自社の存在感を強めようと躍起になっています。

これらの企業は、多様な地域の膨大な人口にサービスを提供するために、自社の製品ラインを革新することに注力しています。 GaN 半導体デバイス市場で活動している主な企業には、以下の企業が含まれます。

• Cree, Inc. (Wolfspeed)
• Infineon Technologies AG
• Qorvo, Inc.
• NXP Semiconductors NV
• MACOM Technology Solutions Holdings, Inc.
• Efficient Power Conversion (EPC) Corporation
• Texas Instruments Incorporated
• STMicroelectronics NV
• GaN Systems, Inc.
• Analog Devices, Inc.
• Transphorm, Inc.
• 三菱電機
• 住友電工デバイスイノベーションズ
• VisIC Technologies Ltd.
• Navitas Semiconductor Inc.
• Exagan SAS
• Ampleon Netherlands BV
• NexGen Powerシステム
• パナソニック株式会社
• マイクロセミ株式会社（マイクロチップテクノロジー株式会社）

最新の開発状況

• 2024年1月、インフィニオンテクノロジーズは、電気自動車の高効率電力変換用に設計された新世代のGaNベースのパワートランジスタの発売を発表し、エネルギー損失を最大30％削減することを約束しました。
• 2024年3月、クリー株式会社は、5Gインフラストラクチャのパフォーマンスを強化し、以前のモデルと比較して電力密度を50％向上させる画期的なGaN-on-SiC RFアンプを発表しました。

レポートの範囲

GaN 半導体デバイス市場、カテゴリ別

タイプ

• パワー半導体
• 光電子半導体

デバイス タイプ

• トランジスタ
• ダイオード

アプリケーション

• パワー エレクトロニクス
• RF デバイス
• 自動車

地域

• 北米
• ヨーロッパ
• アジア太平洋
• 南米
• 中東およびアフリカ

アナリストの見解

結論として、GaN 半導体デバイス市場は今後数年間で大幅な成長が見込まれます。エネルギー効率の高いパワーエレクトロニクスの需要の増加、通信インフラにおける GaN ベースの RF デバイスの普及、自動車アプリケーションにおける GaN の採用拡大などの要因が市場を牽引しています。さらに、GaN 製造プロセスにおける継続的な技術の進歩と革新により、市場の成長がさらに促進されると予想されます。市場調査では、市場規模と機会の堅調な拡大が見込まれており、バリューチェーン全体の業界参加者に有利な見通しが示されています。

市場調査の研究方法

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このレポートを購入する理由

経済的要因と非経済的要因の両方を含むセグメンテーションに基づく市場の定性的および定量的分析 各セグメントとサブセグメントの市場価値 (10億米ドル) データの提供 最も急速な成長が見込まれ、市場を支配すると予想される地域とセグメントを示します 地域別の分析では、地域の製品/サービスの消費を強調し、各地域の市場に影響を与えている要因を示します 主要プレーヤーの市場ランキング、およびプロファイルされた企業の過去5年間の新しいサービス/製品の発売、パートナーシップ、事業拡大、買収を組み込んだ競争環境 以下の広範な企業プロファイル主要市場プレーヤーの会社概要、会社の洞察、製品のベンチマーク、SWOT分析最近の動向（成長機会を含む）に関する業界の現在および将来の市場見通し