Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de dispositivos de potencia de GaN por tipo de dispositivo (HEMT de GaN, FET de GaN, circuitos integrados de potencia de GaN, módulos de potencia de GaN, diodos Schottky de GaN, amplificadores de potencia de RF de GaN), por rango de voltaje (600 voltios), por sector vertical (médico, militar, defensa y aeroespacial, energías renovables, industrial, electrónica de consumo, TI y telecomunicaciones, automoción, aeroespacial y defensa), por aplicaciones (accionamiento de potencia, suministro e inversor, radiofrecuencia, sanidad, otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el periodo 2024-2032.

Dinámica del mercado

Factores que impulsan el mercado global de dispositivos de alimentación eléctrica Gan

Disminución de los precios de los dispositivos Gan

Se prevé que el uso de dispositivos de potencia de GaN se expanda a medida que los precios disminuyan en diversas industrias. Los transistores y módulos de potencia de GaN lanzados recientemente presentan una banda prohibida amplia y ofrecen un rendimiento similar al del SiC con un ahorro de costes significativo. Esta reducción de costes es posible gracias a que los sustratos de silicio, más accesibles y económicos que el SiC, pueden utilizarse para desarrollar dispositivos de potencia de GaN. En comparación con los transistores de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor (MOSFET) y los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) de silicio, se espera que los dispositivos de GaN sobre silicio tengan un rendimiento al menos igual, e incluso superior en ocasiones, al de los MOSFET de silicio.

Mayor uso en la carga inalámbrica

WiTricity Corp., unaNegocio de carga inalámbricaSe ha demostrado la carga inalámbrica con un transistor de efecto de campo (FET) de GaN. En comparación con los MOSFET de silicio, la velocidad de conmutación de los FET de GaN permite una mayor eficiencia de transferencia de energía inalámbrica resonante. La proximidad de los MOSFET de potencia basados ​​en silicio limita el funcionamiento a frecuencias más altas al límite superior de su capacidad de conmutación. Los dispositivos de potencia de GaN se emplean en aplicaciones de carga inalámbrica debido a su alta capacidad de conmutación. En cuanto a la frecuencia portadora en la transferencia resonante, los transistores de GaN son superiores. Esto les permite transferir energía a largas distancias en diversas aplicaciones de consumo, médicas, industriales y automotrices. La disminución del costo de los dispositivos de GaN es otro factor que impulsa su demanda en aplicaciones de carga inalámbrica.

Restricciones del mercado global de dispositivos de potencia Gan

Menor disponibilidad de material Gan

La falta de disponibilidad es el principal obstáculo para la comercialización generalizada de dispositivos de potencia de GaN. Si bien algunos dispositivos de GaN están fácilmente disponibles, la selección es limitada. Principalmente, pocos dispositivos utilizan fuentes de alimentación fuera de línea de más de 600 voltios. La implementación generalizada de dispositivos de potencia de GaN también se ve restringida por la ausencia de especificaciones y características definidas. No existen proveedores alternativos para ningún dispositivo en el mercado, lo que constituye el principal obstáculo para el uso generalizado de dispositivos de GaN.

Oportunidades del mercado global de dispositivos de potencia Gan

Iniciativas gubernamentales en HVDC y redes inteligentes

Los sistemas de transmisión de energía eléctrica de corriente continua de alta tensión (HVDC) y las redes inteligentes son dos áreas donde se emplean dispositivos de potencia de GaN. Estos ofrecen un mejor equilibrio de carga, una topología de red más flexible y capacidades de resolución de problemas en tiempo real. Los dispositivos de potencia pueden controlar la alta tensión, ya que esta optimiza la conmutación de alta frecuencia. Los convertidores multinivel modulares (MMC) también emplean módulos de potencia, que reducen las pérdidas de energía. En los sistemas HVDC, se utilizan frecuentemente convertidores con módulos de dispositivos de potencia de GaN. Además, gobiernos de muchos países, como China, Japón y Estados Unidos, realizan importantes inversiones en tecnología de redes inteligentes para modernizar sus redes eléctricas.

Análisis segmentario

El mercado global de dispositivos de potencia de GaN está segmentado por tipo de dispositivo y sector industrial.

Mediante análisis de dispositivos

En función del dispositivo, el mercado global se divide en dispositivos discretos de potencia de GaN, circuitos integrados de potencia de GaN y módulos de potencia de GaN.

El segmento de módulos de potencia de GaN es el que más contribuye al mercado y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 33,80 % durante el período de pronóstico. Los módulos de potencia de GaN se han vuelto cada vez más populares en todo el mundo debido a su durabilidad y eficiencia inigualables. Los módulos IGBT y MOSFET se utilizan ampliamente en muchas industrias para alimentar dispositivos de alto voltaje, como soldadoras, laminadoras y bombas de agua. Los módulos de potencia de GaN están reemplazando gradualmente a sus equivalentes debido a su menor precio y mayor eficiencia. El mercado se está expandiendo debido a la preferencia por este módulo de potencia en el entorno empresarial actual, gracias a su asequibilidad y facilidad de control a alto voltaje.

Los dispositivos discretos de potencia de GaN son componentes electrónicos que contienen un único componente de circuito activo (un diodo) o pasivo (una resistencia, un condensador, un inductor o un tubo de vacío). Tienen diseños compactos, son ligeros y consumen poca electricidad. Estos dispositivos incluyen matrices de transistores, MOSFET, J-FET, transistores bipolares y transistores con resistencias integradas. En comparación con los dispositivos de silicio, los dispositivos separados de potencia de GaN pueden conmutar a velocidades extremadamente altas con pérdidas de conmutación sustancialmente menores y mayor eficiencia debido a su baja carga de puerta y capacitancia de salida. Por ejemplo, la etapa de potencia GaN FET de 80 V, LMG5200, tiene un formato compacto y es ideal para aplicaciones de alta eficiencia.

Mediante análisis vertical industrial

En función del sector industrial, el mercado global se divide en electrónica de consumo, informática y telecomunicaciones, automoción, aeroespacial y defensa, y otros.

El segmento de TI y telecomunicaciones posee la mayor cuota de mercado y se prevé que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 36,10 % durante el período de pronóstico. Debido a sus características únicas, como su enorme banda prohibida de energía y su alta velocidad de saturación de electrones, los dispositivos de GaN deben operar en aplicaciones de alta potencia y alta velocidad en comunicaciones. En comparación con los dispositivos de arsénico de galio (GaA) que se utilizan actualmente, el transistor de alta movilidad de electrones (HEMT) de GaN presenta mejores propiedades en aplicaciones de alta potencia y banda ancha. Los sistemas de microondas de banda ancha en comunicaciones ahora tienen nuevas perspectivas gracias a la alta densidad de potencia y la impedancia relativamente alta de estos dispositivos.

Los dispositivos de potencia de GaN están abriendo camino en la electrónica de consumo para la carga inalámbrica, una tecnología disruptiva que está ganando popularidad rápidamente. La carga rápida para teléfonos inteligentes también es posible gracias al uso de dispositivos de potencia de GaN. Además, la carga inalámbrica contribuye a tiempos de carga más rápidos, una mayor eficiencia de los convertidores para módulos fotovoltaicos y módulos fotovoltaicos de menor tamaño. Las computadoras portátiles, los teléfonos inteligentes y los cargadores de módulos fotovoltaicos son los principales impulsores de la utilización de dispositivos de potencia de GaN para la carga inalámbrica.

Para automóviles eléctricos e híbridos, se emplean dispositivos de potencia de GaN. Existen dos tipos de dispositivos de potencia de GaN diseñados para su uso en la industria automotriz: dispositivos de potencia de GaN laterales y verticales. En comparación con los MOSFET de potencia de silicio, los dispositivos de potencia de GaN laterales presentan voltajes de bloqueo más altos (600 voltios), características de rendimiento mejoradas, menor resistencia interna y resonancia de alta velocidad, lo que los convierte en los más populares. Las futuras aplicaciones en la electrificación de automóviles ofrecen una garantía significativa para los dispositivos de potencia de GaN. Se ha afirmado que la tecnología de materiales y dispositivos relevantes ha avanzado rápidamente en los últimos diez años. Se prevé que los dispositivos de potencia de GaN se vuelvan más comunes en vehículos eléctricos e híbridos debido a la reducción de las pérdidas de conversión de energía eléctrica.

Análisis regional

América del Norte domina el mercado global.

El mercado mundial de dispositivos de potencia de GaN se divide en cuatro regiones: América del Norte, Europa, Asia-Pacífico y LAMEA (Latinoamérica, Oriente Medio y África).

América del Norte es el principal actor en el mercado global de dispositivos de potencia de GaN y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 34,60 % durante el período de pronóstico. América del Norte lidera el mercado de dispositivos de potencia de GaN gracias a la presencia de países como Estados Unidos y Canadá, donde los gobiernos están intensificando su participación en la lucha contra la contaminación al fomentar el uso de vehículos eléctricos e híbridos, que utilizan ampliamente dispositivos de potencia de GaN. Otro factor que impulsa el crecimiento del mercado de dispositivos de potencia de GaN en esta región es el elevado gasto en defensa de Estados Unidos.

Se prevé que Europa crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 36,20 %, generando 842,55 millones de dólares durante el período de pronóstico. Alemania ostenta la mayor cuota de mercado entre todos los países europeos. Los dispositivos de potencia de GaN tienen diversas oportunidades de expansión en Europa debido al auge de los dispositivos electrónicos digitales, la creciente adopción de vehículos eléctricos modernos y los sistemas virtuales avanzados. Se prevé que el mercado en los países europeos crezca rápidamente en los próximos años debido a la demanda de automóviles eléctricos de vanguardia. La adquisición de pequeñas empresas, el aumento en la adopción de productos de bajo consumo energético y las acciones gubernamentales proactivas en forma de subvenciones contribuyen al crecimiento general del mercado.

La región de Asia-Pacífico presenta las mayores tasas de crecimiento en la cuota de mercado de dispositivos de potencia de GaN, debido a la presencia de grandes centrales eléctricas de alta tensión, la creciente demanda de módulos de potencia y el aumento de la población. Además, se prevé que los sistemas de electrónica de potencia que utilizan transistores de GaN procesen aproximadamente el 70 % de toda la energía eléctrica. Estos dispositivos se utilizan ampliamente en numerosos sectores industriales, como el automotriz, las instalaciones de energías renovables y la infraestructura de la red eléctrica. Organizaciones de diversos sectores han comprendido la importancia crucial de los equipos de potencia para la gestión energética. Se anticipa que la fuerte demanda de dispositivos de conmutación automatizados y módulos de potencia también impulsará la expansión del mercado.

Se prevé que la expansión de la demanda del mercado de dispositivos de potencia de GaN en LAMEA se vea impulsada por la creciente demanda de circuitos integrados de potencia robustos en la región. Los módulos de potencia de GaN tienen una gran demanda en la región debido a su excelente eficiencia. El creciente deseo de tecnología de vanguardia, que impulsa laAdopción de la electrónica de potenciaEn productos electrónicos como refrigeradores, televisores y lavadoras, también ha contribuido a que Latinoamérica obtenga reconocimiento entre los actores globales. El mercado de dispositivos de potencia GaN en LAMEA se está expandiendo debido a la creciente demanda de dispositivos de gestión de energía en diversos sectores de la industria electrónica y al aumento del número de automóviles eléctricos.