ワイドバンドギャップ・パワー半導体市場 - 2024年～2029年までの予測

ワイドバンドギャップ・パワー半導体市場のCAGRは予測期間を通じて27.37%に達し、2022年の17億6,982万6,000米ドルから2029年には96億2,313万2,000米ドルの市場規模に達すると予測されています。

ワイドバンドギャップ（WBG）半導体は、分子種で修飾された場合、独特の光学的・電子的特性を示します。これらのコンポーネントは、パワーエレクトロニクスのシリコンベースの同等品と比較して、小型化、高速動作、信頼性の向上、効率の向上が特徴です。WBGパワー半導体のユニークな科学的・技術的特性は、高性能の光電子・電子機器における人気の高まりにつながっています。現在のところ、民生用電子機器や急速充電などの関連技術の需要が高まっており、WBG半導体の市場は大幅に拡大すると予想されます。このデバイスは高周波で物理的特性を変化させる一方、化学的・機械的特性はオプトエレクトロニクス用途に応用されます。高性能と新規特性の組み合わせが新たな機会を開き、今後の市場成長の道を開いています。

市場促進要因：

• 炭化ケイ素（SiC）および窒化ガリウム（GaN）材料へのシフトの高まり：

パワーエレクトロニクスの領域では、ワイドバンドギャップおよび超ワイドバンドギャップのパワーエレクトロニクス半導体が変革的なイノベーションを象徴しています。炭化ケイ素（SiC）、窒化ガリウム（GaN）、ダイヤモンドを含むこれらの最先端材料は、従来のSiベースの製品を凌駕しています。近年、ワイドバンドギャップ・パワーエレクトロニクス半導体の大幅な改善が見られます。これには、材料品質、デバイス設計、製造技術の向上が含まれます。優れたSiC基板やGaN基板の開発、結晶成長法の進歩、デバイス製造プロセスの洗練は、学術界と産業界の利害関係者の協力によってもたらされたものです。これらの進歩により、ワイドバンドギャップデバイスはますます商業的に実現可能になってきています。この背景には、材料性能の向上、デバイスの歩留まりの改善、製造コストの削減があります。

炭化ケイ素（SiC）は、広範に研究され、容易に入手できるワイドバンドギャップ材料の一つとして際立っています。SiCのバンドギャップエネルギーは約3.3電子ボルト（eV）であり、シリコンの1.1eVに比べて著しく増大しています。SiCをベースとしたパワー・デバイスは、伝導損失やスイッチング損失の低減、高温への耐性の向上、全体的な効率の向上など、複数の利点を備えています。もうひとつの注目すべきワイドバンドギャップ材料は、最近大きな注目を集めている窒化ガリウム（GaN）です。GaNは、SiCと同様に約3.4eVのバンドギャップエネルギーを示します。GaNを用いたパワーデバイスは、高耐圧、高速スイッチング、低オン抵抗など、卓越した性能特性を示します。

• ワイドバンドギャップ・パワー半導体材料の市場有利性を高める市場開拓。

PowerAmerica社とX-Fab社は共同で、従来のシリコンウエハーを生産していたテキサス・インスツルメンツ社の施設を、世界初のオープンな炭化ケイ素ファウンドリーに転換しました。パワーエレクトロニクスのエネルギー効率と信頼性を向上させるため、パワーアメリカは参入障壁を下げ、ワイドバンドギャップ（WBG）パワーエレクトロニクス技術の商業化を支援することを目指しました。これにより、米国におけるワイドバンドギャップ・パワー半導体の市場シェア拡大が期待されます。

2021年11月、必須半導体の大手プロバイダーであるNexperiaは、650V、10AのSiCショットキーダイオードを発表し、高出力炭化ケイ素（SiC）ダイオード市場への参入を発表しました。効率的なパワー窒化ガリウム（GaN）FETの信頼性の高い供給で知られるネクスペリアのこの戦略的な動きは、高電圧ワイドバンドギャップ半導体デバイスのポートフォリオを拡大することを目的としています。ネクスペリアが今回発売するSiCショットキーダイオードは、産業グレードのデバイスです。繰り返しピーク逆電圧（VRRM）650V、連続順方向電流（IF）10Aを特徴とし、電力変換アプリケーションにおいて超高性能、高効率、低エネルギー損失の組み合わせを提供するよう特別に設計されています。

2022年2月17日、インフィニオンテクノロジーズAGは、ワイドバンドギャップ（SiCおよびGaN）半導体分野の製造能力を拡大することで、パワー半導体市場でのリーダーシップを強化しました。同社は20億ユーロ以上を投資し、マレーシアのクリム工場に第3のモジュールを建設しました。この新モジュールが完全に稼動すれば、炭化ケイ素と窒化ガリウムをベースとした製品で年間20億ユーロの追加売上が見込まれます。

2023年6月19日、最新の駆動技術と電化ソリューションに特化した著名な世界的メーカーであるヴィテスコ・テクノロジーズは、エネルギー効率の高い炭化ケイ素パワー半導体の戦略的に重要な能力を確保しました。この成果は、ロームとの10億米ドルを超える2030年までの長期供給パートナーシップの成果です。炭化ケイ素（SiC）デバイスは、特に電気自動車のインバーターなどのアプリケーションにおいて、高効率なパワーエレクトロニクスの設計に重要な役割を果たしています。SiCチップは、特に高電圧や、野心的な航続距離目標や最適な総合効率を持つ自動車にとって、重要な技術です。ロームとの継続的な開発パートナーシップを通じて、関連するSiCチップは車載インバーターでの使用に向けてさらに強化され、2024年に実装が開始されます。

南北アメリカがワイドバンドギャップ・パワー半導体市場を大きく成長させる：

さまざまな産業でエネルギー効率の高い電子機器へのニーズが高まっていることが、米国市場を牽引する要因のひとつです。

さらに、電気自動車重視の高まりと再生可能エネルギーへのシフトが、米国におけるWBGパワー半導体の需要を押し上げ、市場を拡大しています。例えば、さまざまな産業でエネルギー効率の高い電子機器へのニーズが高まっていることが、重要な成長要因となっています。WBGパワー半導体は、民生用電子機器、自動車、再生可能エネルギーなどの用途に欠かせないです。WBGパワー半導体は、従来のシリコンベースのデバイスよりも優れた性能と効率を発揮するからです。こうしたデバイスの例としては、炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）部品があります。さらに、電気自動車や再生可能エネルギー源へのシフトがWBGパワー半導体の需要を押し上げ、米国市場を拡大しています。

さらに、国際エネルギー機関の発表によると、米国では2022年に電気自動車の販売台数が2021年比で55%増加し、BEVがこの成長を牽引しています。2019～2020年の力強い成長の後、BEVの販売台数は70％増の約80万台となり、2年目の力強い成長を示しています。

目次

第1章 イントロダクション

• 市場概要
• 市場の定義
• 調査範囲
• 市場セグメンテーション
• 通貨
• 前提条件
• 基準年と予測年のタイムライン

第2章 調査手法

• 調査データ
• 調査プロセス

第3章 エグゼクティブサマリー

• 調査ハイライト

第4章 市場力学

• 市場促進要因
• 市場抑制要因
• ポーターのファイブフォース分析
• 業界バリューチェーン分析

第5章 ワイドバンドギャップ・パワー半導体市場：素材別

• イントロダクション
• 炭化ケイ素
• 窒化ガリウム
• ダイヤモンド
• 酸化ガリウム
• 窒化アルミニウム

第6章 ワイドバンドギャップ・パワー半導体市場：用途別

• イントロダクション
• データセンター
• 再生可能エネルギー発電
• ハイブリッド車と電気自動車
• モータードライブ

第7章 ワイドバンドギャップ・パワー半導体市場：地域別

• イントロダクション
• 南北アメリカ
  • 素材別
  • 用途別
  • 国別
• 欧州・中東・アフリカ
  • 素材別
  • 用途別
  • 国別
• アジア太平洋
  • 素材別
  • 用途別
  • 国別

第8章 競合環境と分析

• 主要企業と戦略分析
• 市場シェア分析
• 合併、買収、合意およびコラボレーション

第9章 企業プロファイル

• ROHM SEMICONDUCTOR
• Wolfspeed, Inc.
• STMicroelectronics
• Infineon Technologies AG
• Mitsubishi Electric Corporation
• Semikron Danfoss
• Texas Instruments
• Analog Devices, Inc.
• Navitas Semiconductor
• Microchip Technology Inc.

The wide-bandgap power semiconductor market is expected to experience a CAGR of 27.37% throughout the forecast period, reaching a market size of US$9,623.132 million by 2029, from US$1,769.826 million in 2022.

Wide-bandgap (WBG) semiconductors, when modified with molecular species, exhibit distinctive optical and electronic properties. These components are characterized by their smaller size, faster operation, enhanced reliability, and greater efficiency compared to silicon-based counterparts in power electronics. The unique scientific and technological attributes of WBG power semiconductors have led to their increasing popularity in high-performance optoelectronic and electronic devices. With a rising demand for consumer electronics and related technologies like fast charging in the current period, the market for WBG semiconductors is expected to expand significantly. The devices transform their physical characteristics at high frequencies, while their chemical and mechanical features find applications in optoelectronic uses. The combination of high performance and novel properties is opening new opportunities and paving the way for the market's growth in the years ahead.

MARKET DRIVERS:

• Rising shift towards silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) materials:

In the realm of power electronics, wide and ultrawide bandgap power electronic semiconductors represent a transformative innovation. These state-of-the-art materials, including silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), and diamond, outperform traditional Si-based products. Recent years have witnessed substantial improvements in wide bandgap power electronic semiconductors. It encompasses improvements in material quality, device design, and manufacturing techniques. The development of superior SiC and GaN substrates, progress in crystal growth methods, and refinement in device production processes have resulted from collaborative efforts between academic and industry stakeholders. These advancements have made wide bandgap devices increasingly viable commercially. This is driven by heightened material performance, improved device yields, and reduced production costs.

Silicon carbide (SiC) stands out as one of the extensively researched and readily available wide bandgap materials. It possesses a bandgap energy of approximately 3.3 electron volts (eV), a notable increase compared to silicon's 1.1 eV. Power devices based on SiC offer multiple advantages, including reduced conduction and switching losses, heightened tolerance to higher temperatures, and enhanced overall efficiency. Another noteworthy wide bandgap material is gallium nitride (GaN), which has garnered significant attention in recent times. GaN exhibits a bandgap energy of approximately 3.4 eV, similar to SiC. Power devices based on GaN demonstrate exceptional performance characteristics, including high breakdown voltages, swift switching speeds, and low on-resistance.

• Market developments to increase the market lucrativeness for wide bandgap power semiconductor materials.

PowerAmerica and X-Fab partnered together to convert a former Texas Instruments facility that produced conventional silicon wafers into the world's first open silicon carbide foundry. To improve power electronics' energy efficiency and dependability, PowerAmerica aimed to lower entry barriers and assist in the commercialization of wide bandgap (WBG) power electronics technologies. This is expected to increase the market share of wide-bandgap power semiconductors in the United States.

In November 2021, Nexperia, a leading provider of essential semiconductors, announced its entry into the high-power Silicon Carbide (SiC) diodes market by introducing 650 V, 10 A SiC Schottky diodes. This strategic move by Nexperia, known for its reliable supply of efficient power Gallium Nitride (GaN) FETs, aims to broaden its portfolio of high-voltage wide bandgap semiconductor devices. The inaugural SiC Schottky diode from Nexperia is an industrial-grade device. It features a repetitive peak reverse voltage (VRRM) of 650 V and a continuous forward current (IF) of 10 A. It is specifically designed to offer a combination of ultra-high performance, high efficiency, and low energy loss in power conversion applications.

On February 17, 2022, Infineon Technologies AG bolstered its market leadership in power semiconductors by expanding manufacturing capacities in the wide bandgap (SiC and GaN) semiconductor sector. The company invested over €2 billion to construct a third module at its Kulim, Malaysia site. When fully operational, the new module was projected to generate an additional €2 billion in annual revenue with products based on silicon carbide and gallium nitride.

On June 19, 2023, Vitesco Technologies, a prominent global manufacturer specializing in modern drive technologies and electrification solutions, secured strategically significant capacities in energy-efficient silicon carbide power semiconductors. This achievement is the result of a long-term supply partnership valued at over one billion US dollars with ROHM, extending until 2030. Silicon carbide (SiC) devices play a crucial role in the design of highly efficient power electronics, especially in applications such as electric car inverters. SiC chips represent a key technology, particularly for high voltages and for vehicles with ambitious range goals and optimal overall efficiency. Through the ongoing development partnership with ROHM, the relevant SiC chips have been further enhanced for use in automotive inverters, with implementation starting in 2024.

Americas to witness significant market growth for the wide-bandgap power semiconductors market:

The growing need for energy-efficient electronic devices across a range of industries is one of the factors driving the market in the United States.

Further, the growing emphasis on electric vehicles and the shift to renewable energy sources are driving up demand for WBG power semiconductors in the United States and expanding the market. For instance, the growing need for energy-efficient electronic devices across a range of industries is an important growth drive. WBG power semiconductors are crucial for applications in consumer electronics, automotive, and renewable energy. This is because they provide better performance and efficiency than conventional silicon-based devices. Examples of these devices are silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) components. Furthermore, the growing emphasis on electric vehicles and the shift to renewable energy sources are driving up demand for WBG power semiconductors and expanding the market in the United States.

Moreover, as per the International Energy Agency, the sales of electric vehicles rose by 55% in the US in 2022 compared to 2021, with BEVs driving this growth. After a strong growth in 2019-2020, sales of BEVs increased by 70% to nearly 800,000, indicating a second year of strong growth.

Market Segmentation:

By Material

• Silicon Carbide
• Gallium Nitride
• Diamond
• Gallium Oxide
• Aluminium Nitride

By Application

• Data Centers
• Renewable Energy Generation
• Hybrid and Electric Vehicles
• Motor Drives

By Geography

• Americas
• USA
• Others
• Europe Middle East and Africa
• UK
• Germany
• France
• Others
• Asia Pacific
• China
• Japan
• Taiwan
• South Korea
• Others

TABLE OF CONTENTS

1. INTRODUCTION

• 1.1. Market Overview
• 1.2. Market Definition
• 1.3. Scope of the Study
• 1.4. Market Segmentation
• 1.5. Currency
• 1.6. Assumptions
• 1.7. Base, and Forecast Years Timeline

2. RESEARCH METHODOLOGY

• 2.1. Research Data
• 2.2. Research Process

3. EXECUTIVE SUMMARY

• 3.1. Research Highlights

4. MARKET DYNAMICS

• 4.1. Market Drivers
• 4.2. Market Restraints
• 4.3. Porter's Five Forces Analysis
• 4.4. Industry Value Chain Analysis

5. WIDE-BANDGAP POWER SEMICONDUCTOR MARKET, BY MATERIAL

• 5.1. Introduction
• 5.2. Silicon Carbide
• 5.3. Gallium Nitride
• 5.4. Diamond
• 5.5. Gallium Oxide
• 5.6. Aluminium Nitride

6. WIDE-BANDGAP POWER SEMICONDUCTOR MARKET, BY APPLICATION

• 6.1. Introduction
• 6.2. Data Centers
• 6.3. Renewable Energy Generation
• 6.4. Hybrid and Electric Vehicles
• 6.5. Motor Drives

7. WIDE-BANDGAP POWER SEMICONDUCTOR MARKET, BY GEOGRAPHY

• 7.1. Introduction
• 7.2. Americas
  • 7.2.1. By Material
  • 7.2.2. By Application
  • 7.2.3. By Country
    • 7.2.3.1. USA
    • 7.2.3.2. Others
• 7.3. Europe Middle East and Africa
  • 7.3.1. By Material
  • 7.3.2. By Application
  • 7.3.3. By Country
    • 7.3.3.1. Germany
    • 7.3.3.2. France
    • 7.3.3.3. UK
    • 7.3.3.4. Others
• 7.4. Asia Pacific
  • 7.4.1. By Material
  • 7.4.2. By Application
  • 7.4.3. By Country
    • 7.4.3.1. China
    • 7.4.3.2. Japan
    • 7.4.3.3. Taiwan
    • 7.4.3.4. South Korea
    • 7.4.3.5. Others

8. COMPETITIVE ENVIRONMENT AND ANALYSIS

• 8.1. Major Players and Strategy Analysis
• 8.2. Market Share Analysis
• 8.3. Mergers, Acquisitions, Agreements, and Collaborations

9. COMPANY PROFILES

• 9.1. ROHM SEMICONDUCTOR
• 9.2. Wolfspeed, Inc.
• 9.3. STMicroelectronics
• 9.4. Infineon Technologies AG
• 9.5. Mitsubishi Electric Corporation
• 9.6. Semikron Danfoss
• 9.7. Texas Instruments
• 9.8. Analog Devices, Inc.
• 9.9. Navitas Semiconductor
• 9.10. Microchip Technology Inc.