GaN半導体デバイスの世界市場は、電源回路や通信機器などにおける高性能半導体の需要増により、予測期間中に急速な成長が見込まれています。COVID-19の流行後、企業はIT・通信、家電、自動車・輸送、航空宇宙・防衛など様々な産業に注力し、ビジネスを拡大させています。
また、電気自動車、電子機器、太陽光発電、モーターグリッド、スマートグリッドなどにおけるGaNデバイスの用途が増加しており、予測期間中に市場を活性化させると予測されています。大手企業は、現地企業との協力のもと、あらゆる要素に等しく焦点を当てており、半導体市場の関係者に新たな投資機会を提供しています。GaNメーカーは、GaN半導体デバイス市場の新興トレンドに着目し、収益上の利益を獲得しています。
市場紹介
窒化ガリウム（GaN）は、機械的に安定で非常に硬く、ワイドバンドギャップの半導体です。GaN を使用したパワーデバイスは、絶縁破壊強度、スイッチング速度、熱伝導性、オン抵抗の面でシリコンベースのデバイスを凌駕しています。GaNは、半導体パワーデバイスやRFコンポーネントの製造に使用されています。GaNは、電力変換、RF、およびアナログ用途において、シリコン半導体の効果的な代替技術であることが証明されています。GaN技術は、電力回路、RF設計、LEDなどにおいて、より高出力、高性能な半導体の需要が増加しているため、今後数年間で普及すると予想されています。
スマートフォンやノートパソコン、モニターなど、バッテリーの充電・放電電流を制御するためのGaNパワー半導体デバイスの使用増加が、今後数年間で世界市場を拡大させる可能性があります。民生用電子機器における窒化ガリウムの用途が急速に拡大しており、今後数年間、民生用電子機器市場を牽引すると予測されています。窒化ガリウム企業は、パワーエレクトロニクスにおけるGaNデバイスの需要増に対応するため、GaN技術の向上にますます力を注いでいます。
電源に使用されるGaN半導体デバイスは、スマートフォンやラップトップなどに接続できるよう、複数の電圧をサポートしています。GaN HEMTは、高耐圧でありながらMHzのスイッチングが可能なデバイスであるため、これらの要求に応えるのに効果的です。大規模データセンターでは、AC/DC変換の回数を減らすことで配電効率を向上させるため、高電圧直流電源の採用が進んでいます。また、産業分野や通信分野での大電力用途の増加により、近い将来、GaN半導体デバイスの需要が高まると予測されます。
また、インテリア照明として普及している面発光型の有機EL照明は、薄型の電源が必要とされます。そのため、窒化ガリウム系デバイスは、超薄型電源の実現に役立つと期待されています。窒化ガリウム系パワーデバイスは、電力供給や電力変換など、さまざまな用途で使用されています。例えば、インフィニオンのGaN技術別ソリューションは、通信インフラの開発において、ベンチマーク効率を提供し、電力密度を最大化します。さらに、インフィニオンのGaNトランジスタを効率的な電力変換に使用することで、最高のソリューションの堅牢性を提供しながら、窒化ガリウム電源のフットプリントを削減し、運用コストを削減することができます。
ここ数年の5G通信の急速な発展により、5G基地局に対するハードウェアの要件が高まっています。信号の伝送速度をさらに向上させることを目指す5G通信では、より正確な信号を伝送するために、送信電力を高めてS/N比を向上させる開発が行われています。窒化ガリウム系デバイスは、禁制帯幅が大きく、電子の飽和ドリフト速度が大きく、誘電率が低く、導電性に優れたワイドバンドギャップ半導体であることから、5G基地局の大電力高周波デバイスや回路のパワー電子デバイスに使用されています。
GSMA（Global System for Mobile Communications Association）によると、現在、中国が世界で最も5Gの基地局や接続数が多い。中国は2021年末までに4億8000万件の5G接続があり、わずか1年で6億5000万件に増加し、世界の5Gモバイル接続の60％以上を占めると予想される。そのため、5G技術別市場は予測期間中に急速なペースで進展すると予想されます。しかし、原材料の高コストが、予測期間中の世界のGaN半導体デバイス市場の阻害要因の1つとなっています。
コンポーネント別に見ると、世界のGaN半導体デバイス産業は、トランジスタ、ゲートドライバIC、パワーIC、コントローラ、パワーアンプ、その他に分別される。2021年のGAN半導体デバイス世界市場において、トランジスタのシェアは32％でした。予測期間中、世界市場を支配すると予測される。GaNトランジスタは、SicやSiなどの従来技術に比べ、数多くの利点を備えています。トランジスタは、高電力密度、高耐圧、高熱伝導性、電力要件の低減などの特性により、レーダー、航空管制、宇宙開発、電気通信などの多様なデジタルエレクトロニクス用途で使用されています。
さらに、GaNトランジスタは、高ゲイン、低消費電力、高スループット、超高速スイッチング速度などの重要なRF要件も満たしています。窒化ガリウムは、III/V族ダイレクトバンドギャップ半導体で、高出力、高温のトランジスタに適しています。また、パワー半導体デバイス、高周波コンポーネント、レーザー、フォトニクスにも使用されています。主要企業の中には、GaNトランジスタを市場に提供し、市場の成長に寄与している企業もあります。
Texas Instruments Incorporatedは、ゲートドライバとGaNパワーデバイスを統合した一連の窒化ガリウム（GaN）FET（電界効果トランジスタ）を開発し、より長い信頼性とコスト削減を実現した最も効率的なGaNソリューションを提供しています。これらのデバイスは、通信、サーバ、モータドライブ、ノートPC用アダプタから電気自動車の車載充電器に至るまで、多様な用途に使用することができます。
ウェーハサイズで見ると、世界のGaN半導体デバイス市場は、1&2インチ、4インチ、6インチ、8インチ、12インチに分類されます。2021年の世界市場では、4インチセグメントが主要なシェアを占めており、予測期間中も市場における主要な地位を維持すると予想されます。4インチウエハは、通信機器や電源機器によく使用されています。さらに、4インチウエハは1インチや2インチウエハに比べて機械的強度が高いため、パワーエレクトロニクス分野での需要が高まっています。
しかし、ここ数十年、半導体業界では、高出力・高電磁波用途のために12インチ（300mm）ウエハーにシフトしています。例えば、Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd.は、LED、LD、その他の用途向けに、マクロ欠陥密度や転位密度の低いHEMT用のN型、p型、半絶縁性窒化ガリウム基板やテンプレート、GaNエピウエハを開発しました。同社が提供するGaNウエハには、自立型GaN基板、サファイア/シック/シリコン上のGaNテンプレート、GaNベースのLEDエピタキシャルウエハ、GaN HEMTエピタキシャルウエハなどがあります。
アジア太平洋地域は、予測期間中に世界のGaN半導体デバイス市場の主要なシェアを占めると予想されます。主要企業の存在感と原材料の入手のしやすさが、アジア太平洋地域の市場を牽引すると予測されています。さらに、アジア太平洋地域での5Gネットワーク採用の増加も、予測期間中の市場成長に貢献すると予想されます。北米では、通信や自動車分野での先端技術の採用が進み、市場を牽引しています。さらに、中東・アフリカでは、GaN半導体デバイスの需要が高まっています。
世界のGaN半導体デバイス市場は統合されており、少数の大規模ベンダーの存在がシェアの大部分を占めています。いくつかの企業は、包括的な研究開発活動や新製品開発に多額の投資を行っています。
製品ポートフォリオの拡充やM&Aは、主要企業が採用する主要な戦略です。Analog Devices, Inc., CGD Cambridge GaN Devices, Efficient Power Conversion Corporation, Fujitsu, Infineon Technologies AG, Navitas Semiconductor, NXP Semiconductors, Qorvo, Inc, Renesas Electronics Corporation, Texas Instruments Incorporated, and Transphorm, Inc.などが、この市場で活動する有力企業である。
GaN半導体デバイスの世界市場における主な展開
2021年3月、富士通は最も電力効率の高い高窒化ガリウム（GaN）高電子移動度トランジスタ（HEMT）パワーアンプを開発した。GaN-HEMTは、無線LANや産業・科学・医療分野で最も多く使用されている2.45GHzで82.8％と最も高い電力変換効率を実現した。
2020年9月、NXPセミコンダクターズは、アリゾナ州チャンドラーに、5G RF窒化ガリウム電力増幅器専用の米国最先端ファブである150mm（6インチ）RF窒化ガリウム（GaN）ファブの開設を発表しました。この進歩は、産業、航空宇宙、防衛市場における5G基地局や高度な通信インフラの成長を促進します。
これらの各企業は、会社概要、財務概要、事業戦略、製品ポートフォリオ、事業セグメント、最近の開発などのパラメータに基づいて、GaN半導体デバイス市場レポートでプロファイリングされています。
【目次】
1. はじめに
1.1. 市場紹介
1.2. 市場とセグメントの定義
1.3. 市場の分類
1.4. 調査方法
1.5. 前提条件と頭字語
2. エグゼクティブサマリー
2.1. GaN半導体デバイスの世界市場概要
2.2. 地域別概要
2.3. 産業概要
2.4. マーケットダイナミックスナップショット
2.5. 競争の青写真
3. マーケットダイナミクス
3.1. マクロ経済要因
3.2. ドライバ
3.3. 制約要因
3.4. 機会
3.5. 主なトレンド
3.6. 規制のシナリオ
4. 関連産業と主要指標評価
4.1. 親産業の概要 – 世界のパワー半導体産業の概要
4.2. サプライチェーン分析
4.3. 価格動向分析
4.4. 技術別ロードマップ分析
4.5. 業界SWOT分析
4.6. ポーターファイブフォース分析
4.7. コビド19の影響と回復の分析
5. GaN半導体デバイスの市場分析（コンポーネント別
5.1. GaN半導体デバイス市場規模（US$ Mn）および数量（Million Units）分析・予測、コンポーネント別、2017年～2031年
5.1.1. トランジスター
5.1.2. ゲートドライバIC
5.1.3. パワーIC
5.1.4. コントローラ
5.1.5. パワーアンプ
5.1.6. その他
5.2. 市場魅力度分析（コンポーネント別
6. GaN半導体デバイスの市場分析（ウェーハサイズ別
6.1. GaN半導体デバイス市場規模（US$ Mn）分析・予測、ウェーハサイズ別、2017年～2031年
6.1.1. 1インチ・2インチ
6.1.2. 4インチ
6.1.3. 6インチ
6.1.4. 8インチ
6.1.5. 12インチ
6.2. 市場魅力度分析(ウェーハサイズ別)
7. GaN半導体デバイスの用途別市場分析
7.1. GaN半導体デバイスの用途別市場規模（US$ Mn）分析・予測、2017年～2031年
7.1.1. 防衛用通信機器
7.1.2. テレコム＆データコム用サーバー
7.1.3. 充電器・アダプター
7.1.4. ワイヤレス充電
7.1.5. バッテリーテストシステム
7.1.6. 蓄電システム
7.1.7. 空調設備
7.1.8. 電子デバイス
7.1.8.1. スマートフォン
7.1.8.2. ノートパソコンおよびノートブック
7.1.8.3. その他
7.1.9. その他
7.2. 市場魅力度分析（用途別
8. GaN半導体デバイスの市場分析（最終用途産業別
8.1. GaN半導体デバイス市場規模（US$ Mn）分析・予測、最終用途産業別、2017年～2031年
8.1.1. IT・通信
8.1.2. 民生用電子機器
8.1.3. 自動車・輸送機器
8.1.4. 航空宇宙・防衛
8.1.5. エネルギー・ユーティリティ
8.1.6. 工業
8.1.7. その他
8.2. 市場魅力度分析、最終用途産業別
9. GaN半導体デバイスの地域別市場分析・予測
9.1. GaN半導体デバイスの地域別市場規模（US$ Mn）および数量（Million Units）分析・予測、2017年～2031年
9.1.1. 北米
9.1.2. 欧州
9.1.3. アジア太平洋
9.1.4. 中東・アフリカ
9.1.5. 南米
9.2. 市場魅力度分析（地域別
10. 北米GaN半導体デバイス市場の分析・予測
10.1. 市場スナップショット
10.2. 推進要因と抑制要因 インパクト分析
10.3. GaN半導体デバイス市場規模（US$ Mn）および数量（Million Units）分析・予測、コンポーネント別、2017年～2031年
10.3.1. トランジスター
10.3.2. ゲートドライバIC
10.3.3. パワーIC
10.3.4. コントローラ
10.3.5. パワーアンプ
10.3.6. その他
10.4. GaN半導体デバイス市場規模（US$ Mn）分析・予測、ウェハサイズ別、2017年～2031年
10.4.1. 1インチ、2インチ
10.4.2. 4インチ
10.4.3. 6インチ
10.4.4.8インチ
10.4.5. 12インチ
10.5. GaN半導体デバイスの用途別市場規模（US$ Mn）分析・予測、2017年～2031年
10.5.1. 防衛用通信機器
10.5.2. テレコム＆データコム・サーバー
10.5.3. 充電器・アダプター
10.5.4. ワイヤレス充電
10.5.5. バッテリーテストシステム
10.5.6. 蓄電システム
10.5.7. 空調設備
10.5.8. 電子デバイス
10.5.8.1. スマートフォン
10.5.8.2. ラップトップおよびノートブック
10.5.8.3. その他
10.5.9. その他
10.6. GaN半導体デバイスの市場規模（US$ Mn）分析・予測、最終用途産業別、2017年～2031年
10.6.1. IT・通信
10.6.2. 民生用電子機器
10.6.3. 自動車・輸送機器
10.6.4. 航空宇宙・防衛
10.6.5. エネルギー・ユーティリティ
10.6.6. 産業用
10.6.7. その他
10.7. GaN半導体デバイス市場規模（US$ Mn）および数量（Million Units）分析および予測、国別および小地域別、2017年～2031年
10.7.1. 米国(U.S.)
10.7.2. カナダ
10.7.3. その他の北米地域
10.8. 市場魅力度分析
10.8.1. コンポーネント別
10.8.2. ウェーハサイズ別
10.8.3. 用途別
10.8.4. 最終産業別
10.8.5. 国・地域別
…
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