GaN半導体デバイスの世界市場

世界のGaN半導体デバイス市場は2030年までに177億米ドルに達する見込み

2024年に57億米ドルと推定される世界のGaN半導体デバイスの市場は、2024年から2030年の分析期間においてCAGR20.9％で成長し、2030年までに177億米ドルに達すると予想されます。本レポートで分析対象としたセグメントの一つである光半導体分野は、19.4%のCAGRを記録し、分析期間終了までに67億米ドルに達すると予測されています。パワー半導体分野の成長率は、分析期間において21.1%のCAGRと推定されています。

米国市場は16億米ドルと推定される一方、中国は20.4％のCAGRで成長すると予測されています

米国におけるGaN半導体デバイス市場は、2024年に16億米ドルと推定されています。世界第2位の経済大国である中国は、2024年から2030年の分析期間においてCAGR20.4％で推移し、2030年までに28億米ドルの市場規模に達すると予測されています。その他の注目すべき地域市場としては、日本とカナダが挙げられ、それぞれ分析期間中に18.1％、17.5％のCAGRで成長すると予測されています。欧州では、ドイツが約14.6％のCAGRで成長すると見込まれています。

世界のGaN半導体デバイス市場- 主な動向と促進要因の概要

GaN半導体デバイスは、どのようにエレクトロニクスおよび電力産業に革命をもたらしているのでしょうか？

窒化ガリウム（GaN）半導体デバイスは、従来のシリコンベースの半導体と比較して大きな利点を提供することで、エレクトロニクスおよび電力産業を変革しています。広バンドギャップ材料であるGaNは、より高い効率、より速いスイッチング速度、およびより大きな電力密度を可能にし、パワーエレクトロニクス、RF（無線周波数）デバイス、および通信分野での応用に理想的です。トランジスタ、ダイオード、増幅器などのGaNデバイスは、シリコンよりも高い電圧と温度で動作するため、性能が向上し、エネルギー損失が低減されます。これらの特性は、電気自動車（EV）、5Gインフラ、再生可能エネルギーシステムなど、効率性、小型化、電力管理が重要な分野において特に価値があります。

GaN半導体デバイスの最も影響力のある用途の一つは、電力変換システムです。ここではシリコンベースの部品に比べ、より効率的な代替手段を提供します。例えばGaNトランジスタは、はるかに高い周波数でのスイッチングが可能であり、より小型・軽量で効率的な電源装置の実現を可能にします。これは、よりコンパクトでエネルギー効率の高いデバイスへの需要が絶えず高まっている民生用電子機器などの産業において、特に有益です。GaNデバイスは、データセンターや通信などの高性能アプリケーションにも採用されつつあり、より高速なデータ伝送と低消費電力を実現することで、運用コストと環境負荷の低減に貢献しています。世界がよりエネルギー効率の高い技術へと移行する中、GaN半導体デバイスは、電子機器と電力システムの未来を牽引する上で重要な役割を果たす準備が整っています。

GaN半導体デバイスの性能向上を支える技術的進歩とは？

いくつかの技術的進歩がGaN半導体デバイスの性能とスケーラビリティを大幅に向上させており、様々なハイテク用途での広範な利用をより現実的なものとしています。主要な進歩の一つは、GaN-on-silicon（GaN-on-Si）技術の開発です。これにより、標準的なシリコン基板を用いてGaNデバイスを製造することが可能になりました。この革新により、GaNの高性能特性を維持しつつ製造コストを削減でき、より低価格でのGaNデバイスの量産を実現しています。GaN-on-Si技術は既存のシリコンベースシステムとの統合も容易にし、製造業者が製造プロセスを大幅に変更することなくGaNデバイスを採用することを可能にしております。

もう一つの大きな進歩は、GaNデバイスの熱管理技術の向上です。GaNはシリコンよりも高い温度と電力密度で動作するため、効果的な放熱はデバイスの信頼性と性能を維持する上で極めて重要です。GaNデバイスの熱伝導性を向上させる新たなパッケージング技術や材料が開発されており、過熱することなくより高い電力負荷に対応できるようになっています。これは、電気自動車、航空宇宙、産業オートメーションなどの高電力アプリケーションにおいて、GaNデバイスが過酷な環境で使用される場合に特に重要です。これらの進歩により、GaN半導体デバイスの応用範囲が拡大し、民生用電子機器から重工業用機器に至るまで、あらゆる分野での使用が可能となっています。

さらに、製造プロセスの進歩により、より小型で高効率なGaNトランジスタ、ダイオード、増幅器の生産が可能となっています。例えばGaN技術に基づく高電子移動度トランジスタ（HEMT）は、現在100GHzを超える周波数での動作が可能であり、5Gネットワークや衛星通信を含む次世代通信システムに最適です。高性能を維持しながらGaNデバイスを小型化する能力は、コンパクトで高効率なパワーエレクトロニクスおよびRFシステムに新たな可能性を開き、複数の産業分野におけるイノベーションを推進しています。こうした技術的進歩により、GaN半導体デバイスは今後も、エネルギー効率に優れた高性能エレクトロニクスの分野で主導的な役割を果たし続けることが確実です。

GaN半導体デバイスは、電気自動車（EV）、5G、再生可能エネルギーの成長をどのように支えているのでしょうか？

GaN半導体デバイスは、急速に進化するこれらの分野に必要な高効率性、電力密度、性能を提供することで、電気自動車（EV）、5Gインフラ、再生可能エネルギー技術の成長を支える重要な役割を果たしています。EV業界では、GaNデバイスにより車載充電器、インバーター、電力管理システムにおける電力変換効率が向上しています。従来のシリコン部品と比較して高いスイッチング速度と低いエネルギー損失を実現するため、軽量かつコンパクトなシステム設計が可能となり、エネルギー効率の向上につながります。これにより、航続距離の延長と充電時間の短縮が実現されます。GaN技術は、自動車メーカーがEVのパワーエレクトロニクス部品の小型化・軽量化を図る上で貢献し、車両全体の効率性と性能向上に寄与すると同時に、EVシステムのコスト削減と複雑さの軽減にもつながっています。

通信分野においては、GaN半導体デバイスは5Gネットワークの展開に不可欠です。5Gネットワークでは高周波・高出力のRF部品が求められます。GaNはミリ波帯（30～300GHz）で高電力効率を実現する特性から、5G基地局、RF増幅器、スモールセルネットワークに最適です。これらのデバイスは、高速・低遅延通信が求められる5Gにおいて重要な、高速データ伝送、低遅延、帯域幅拡大を実現します。また、5Gネットワークの世界的拡大に伴い、通信インフラの省エネルギー化にも貢献しています。

再生可能エネルギーシステムにおいては、GaNデバイスは電力変換器やインバーターの効率向上に活用されています。これらは太陽光パネルや風力タービンなどのエネルギー源から利用可能な電力へ変換する上で不可欠な装置です。GaNの高い効率性と低電力損失は、より効果的なエネルギー変換を可能にし、無駄を減らし、再生可能エネルギーシステム全体の出力を向上させます。これにより、GaN半導体デバイスは、太陽光インバーター、風力発電コンバーター、エネルギー貯蔵システムの性能を最適化する上で極めて重要となります。世界がより環境に優しいエネルギー源への移行を続ける中、GaN技術は再生可能エネルギーインフラの効率性と信頼性を最大化するのに貢献しています。

GaN半導体デバイス市場の成長を牽引する要因とは？

GaN半導体デバイス市場の急速な成長を牽引している要因は複数存在します。エネルギー効率の高い技術への需要増加、電気自動車の普及拡大、5Gネットワークの展開などが挙げられます。主要な促進要因の一つは、エネルギー効率と持続可能性に向けた世界の取り組みです。産業、政府、消費者がエネルギー消費の削減と環境負荷の最小化を目指す中、GaNデバイスは従来のシリコン部品よりも高い効率と低い電力損失で動作する能力から、重要な解決策として台頭しています。民生用電子機器、自動車、通信などの分野では、よりエネルギー効率の高い電力変換システムへの需要が高まっており、GaN半導体デバイスの採用を促進しています。

電気自動車（EV）の台頭も、GaN市場の成長に寄与するもう一つの主要な要因です。自動車メーカーがEV開発とインフラ整備への投資を継続する中、より効率的なパワーエレクトロニクスの必要性が高まっています。GaNデバイスはサイズ、重量、エネルギー効率の面でシリコンに比べ大きな優位性を有し、EVのパワートレイン、充電システム、電力管理に理想的な選択肢となっています。世界各国政府が電気自動車導入に向けた野心的な目標を設定する中、GaNベースのパワーエレクトロニクスに対する需要は今後数年間で急増すると予想されます。

5Gネットワークの世界の展開も、GaN半導体デバイス市場の主要な促進要因です。通信事業者が5Gの高周波数帯と高速データ通信をサポートするインフラを構築する中、GaNデバイスはRFアプリケーションにおける優れた性能から広く採用されています。GaNは高周波数帯で動作しながら電力損失を最小限に抑える特性を持つため、5G基地局、アンテナ、RF増幅器において不可欠な構成要素となっています。通信事業者が次世代無線通信ネットワークの展開を継続する中、5Gの拡大はGaN半導体デバイスに対する持続的な需要を牽引すると予想されます。

GaN半導体デバイスの開発を形作る将来の動向とは？

GaN半導体デバイスの将来の発展を形作るいくつかの新たな動向が浮上しています。これには、GaNとシリコンの統合の進展、パッケージング技術の進歩、そして民生用電子機器におけるGaNの台頭が含まれます。最も注目すべき動向の一つは、GaN-on-silicon（GaN-on-Si）技術の活用拡大です。この技術は、シリコンのコスト効率とスケーラビリティにGaNの優れた性能を組み合わせたものです。このハイブリッドアプローチにより、GaNデバイスのコストが抑えられ、既存のシリコンベースシステムへの統合が容易になり、産業全体での普及が促進されています。特に、コストと性能のバランスが求められる民生用電子機器などの大量生産市場において、GaN-on-Si技術は高い魅力を有しています。

もう一つの重要な動向は、GaNデバイス向けパッケージング技術の進歩です。GaNはシリコンよりも高い電力密度と温度で動作するため、信頼性と性能を維持するには効果的な熱管理とパッケージングが不可欠です。チップスケールパッケージング（CSP）や先進的な熱伝導材料といったパッケージング技術の革新により、GaNデバイスはより高い電力負荷に対応しつつ、サイズと重量を削減することが可能となっています。これらの進歩は、スペースと熱的制約が重要な電気自動車、航空宇宙、産業オートメーション分野のアプリケーションにおいて極めて重要です。改良されたパッケージングソリューションは、過酷な環境下でのGaNデバイスの利用をさらに拡大するでしょう。

民生用電子機器におけるGaNの活用拡大も、この市場の将来展望を形作るもう一つの動向です。例えばGaNベースの電源アダプターや充電器は、コンパクトなサイズと高効率性から人気を集めています。GaNトランジスタはより高速で低温、かつ小型の電源供給を可能にし、ノートパソコンやスマートフォン、その他の携帯機器に最適です。消費者がよりコンパクトで効率的な電子機器を求める中、GaN技術は家電市場における標準技術となる見込みです。こうした動向が発展を続けるにつれ、GaN半導体デバイスは幅広い産業分野における革新と効率化の推進において、ますます重要な役割を果たすでしょう。

セグメント：

セグメント（光半導体、パワー半導体、GaN高周波デバイス）、最終用途（自動車、民生用電子機器、航空宇宙・防衛、医療、情報通信技術、その他最終用途）

調査対象企業の例

• Bridgelux, Inc.
• Cree, Inc.
• Infineon Technologies AG
• Nichia Corporation
• NXP Semiconductors NV
• Osram Opto Semiconductors GmbH
• Qorvo, Inc.
• Toyoda Gosei Co., Ltd.

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目次

第1章 調査手法

第2章 エグゼクティブサマリー

• 市場概要
• 主要企業
• 市場動向と促進要因
• 世界市場の見通し

第3章 市場分析

• 米国
• カナダ
• 日本
• 中国
• 欧州
• フランス
• ドイツ
• イタリア
• 英国
• その他欧州
• アジア太平洋地域
• 世界のその他の地域

第4章 競合