窒化ガリウム市場：製品別（光半導体、パワー半導体）、コンポーネント別（トランジスタ、ダイオード、パワー）、ウェーハサイズ別（2インチ、4インチ）、地域別情報 ― 2030年までの予測

市場概況

世界の窒化ガリウム市場規模は2021年に3億2,000万米ドルと評価され、2022年から2030年までCAGR24.95%で2030年までに24億4,000万米ドルに達すると予測されています。

窒化ガリウム (GaN) は、その六方晶系の結晶構造により、非常に硬く、機械的に安定したワイドバンドギャップ (WBG) 半導体です。窒化ガリウム材料が市場で採用されている理由は、その信頼性、コンパクトなサイズ、高効率、高速スイッチング速度、低いオン抵抗、シリコン (Si) や炭化ケイ素半導体 (Sic) と比較した高い熱伝導率によるものです。 1990 年以来、窒化ガリウム市場は大幅に成長しましたが、これは主にこの業界の技術進歩によるものと考えられます。

市場動向

世界の窒化ガリウム市場の推進力

• モバイル高速充電器が主な推進力

GaN テクノロジーの組み込みにより、モバイル デバイスに急速充電機能が提供されます。 BBK エレクトロニクス (OPPO 社) は、2020 年 9 月に窒化ガリウムパワー IC の全面採用を発表し、超薄型 50 ワットの急速充電器の製造を可能にしました。 GaN コンポーネントと統合制御ソリューションの使用により、モバイル デバイスの充電時間が短縮されることが期待されています。窒化ガリウムデバイスは超高周波電源ソリューションの管理に利用され、それによって電源業界に革命を引き起こします。レーダー設計における窒化ガリウム半導体の使用の増加は、市場の拡大を促進すると予想されます。さらに、GaN 半導体は戦闘機の広帯域通信用の戦術無線機の製造にも利用されています。

• 商用アプリケーションが市場の成長を促進

有線通信におけるエネルギー効率の高いGaNデバイスとパワー半導体に対する需要の高まりが、市場の拡大を促進すると予想されます。この成長は、さまざまなインターネット サービス プロバイダーが主に、光ケーブル ワイヤを使用して大容量、ユビキタス接続、低遅延のネットワークを提供することに注力しているため、電気通信領域の拡大に起因しています。炭化ケイ素 (SiC) および窒化ガリウムベースの半導体は、コストを削減しながら電力効率を高めることができるため、エネルギー効率が優れています。インフィニオン テクノロジーズは、電源トランスの外部ギャップ保護を提供する発光ダイオード (LED) および避雷器の開発のために、シリコン (Si)、炭化ケイ素 (SiC)、および窒化ガリウム (GaN) を生産しています。

5Gインフラにおける窒化ガリウムの潜在的な使用も市場の拡大に貢献すると期待されています。トラフィック容量、遅延、エネルギー効率、データレートの点で、4G テクノロジーは 5G テクノロジーに置き換えられます。 2021 年には 5G 技術が商用化されると予想されていました。より安価でより効率的な通信ネットワークなど、多くの利点が得られます。米国全土で5G技術を構築する研究開発（R&D）イニシアチブに参加しているのは、AT&Tやノキアなどの通信大手だ。

世界の窒化ガリウム市場の制約

• 低い費用対効果が市場を制限する

米国議会予算局は、会計年度（2020～2021年）の連邦財政赤字は3.7兆ドルで、新型コロナウイルス感染症への多額の出費により、次の会計年度（2021～22年）には2兆ドルを超えると推定している。 -19回復。これは国防予算への長期的な影響を反映して計算されています。連邦予算の赤字により国防予算が削減された。軍用レーダー、戦術無線機、ソフトウェア無線機の需要の減少は、国防予算の削減の直接的な結果となります。それは、この世界的な産業の力学をさらに変えることになるでしょう。さらに、窒化ガリウム部品の製造に関連する高い開発コストとメンテナンスコストが、この市場の拡大を妨げる可能性のある主要な要因となっています。

世界の窒化ガリウム市場の機会

• 防衛分野での使用が成長を促進すると期待される

防衛産業および航空宇宙産業における技術的に先進的なGaNシステムの使用の増加は、市場の拡大を刺激すると予想されます。この拡大は、無線通信、レーダー、その他のアプリケーションにおける帯域幅とパフォーマンスの信頼性の向上に対する需要の高まりの結果です。 SiC はその耐久性と引張強さにより、防弾ジャケットの製造に理想的な素材です。 GaN ベースの集積回路は、効率的なナビゲーションとリアルタイムの航空交通管制のためのレーダーに利用されています。 GaN は、軍用妨害波、地上無線、レーダー通信に高い動作周波数を提供することもできます。世界の複数の国防軍が広帯域GaNパワートランジスタの使用を増やすことが予想されており、これが経済拡大に貢献するとみられる。

分析

窒化ガリウムの市場シェアは、製品、コンポーネント、ウェーハサイズ、地域、エンドユーザー、競合他社に基づいてセグメント化できます。市場はデバイスの種類ごとに、光半導体デバイス、パワー半導体デバイス、RF 半導体デバイスのセグメントに分割されています。 2019年、光半導体デバイス部門は窒化ガリウムデバイス市場で最大のシェアを占めました。この拡大は、太陽電池、フォトダイオード、レーザー、LED、およびオプトエレクトロニクス用途における光半導体デバイスの需要の増大に起因すると考えられます。さらに、光半導体は主にパルスレーザーや光検出測距（LIDAR）などの航空宇宙用途で使用されており、これらがセグメントの成長を促進すると考えられます。

衛星、スペースシャトル、航空機は電力源としてパワー半導体に大きく依存しています。高度なモバイル通信アプリケーションにおける RF 半導体の使用の増加により、予測期間中にこの市場セグメントの CAGR が上昇すると予想されます。高電流増幅や低消費電力など、多くの有利な特性を備えています。

市場はウェーハサイズに基づいて、2 インチウェーハ、4 インチウェーハ、6 インチ以上のウェーハカテゴリに分類されます。リン化インジウムやグラフェンなどの難解な化合物を組み合わせて、2 インチのサイズにこれらの物質が含まれています。主に軍事用途に使用されます。分析期間中、4 インチ ウェーハ セグメントが最大の市場シェアを保持しました。この拡大は、オプトエレクトロニクス デバイス、通信フロントエンド、高出力アンプ、および高温デバイスに対する需要の増加に起因すると考えられます。さらに、宇宙通信用途への4インチ基板の適応性により、拡大が加速すると予想されます。

予測期間中、直径 6 インチ以上のウェーハの重要なセグメントはより高い CAGR を記録すると予想されます。この成長は、その高い降伏電圧と低い漏れ電流により、防衛機器でのこのウェーハの使用が増加していることによって促進されています。自動車の衝突回避システムや無線携帯基地局などの商業用途でのこのウェーハの使用拡大も、拡大に寄与するだろう。

コンポーネントの種類に基づいて、市場はトランジスタ、ダイオード、整流器、パワーIC、およびその他の製品タイプに分類されます。 4G 対応デバイスにおけるトランジスタの採用の増加により、今後数年間でこのセグメントが市場で優位性を持つことになるでしょう。さらに、電気自動車の推進システムにおけるGaNトランジスタとして絶縁ゲート型バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタの使用が増加していることも、その拡大に拍車をかけることになるだろう。

ダイオードは信号を電源から分離するために利用されます。プラスからマイナスへの一方向のみに電気を流す電気逆止弁です。ダイオードは、整流、発光、誘導負荷の散逸能力によって区別されます。

窒化ガリウムデバイスの市場は、光の検出と測距、ワイヤレスおよび電気自動車の充電、レーダーおよび衛星無線周波数などにアプリケーションによって分割されています。今後数年間で、光検出および測距市場セグメントが最大の市場シェアを生み出すと予想されます。この優位性は、戦闘機による距離の計算に使用されることが増えた結果です。これは、ターゲットにレーザー光を照射し、その反射をセンサーで測定することで実現されます。コリドーマッピングアプリケーションにおける UAV LIDAR の高い需要が拡大に拍車をかけると予想されます。

ワイヤレスおよびEV充電セグメントは急速に成長すると予想されています。この拡大は、電気自動車に対する世界的な需要の高まりによるものです。戦場での作戦では、兵士はラジオやその他のミッションクリティカルな電子機器に電力を供給するために 15 キログラム以上のバッテリーを運ぶことができます。ワイヤレス充電とEV充電により、バッテリーの追加重量が軽減される可能性が高く、それによって兵士の戦場での効率が向上します。

市場はエンドユーザーごとに、航空宇宙、防衛、ヘルスケア、再生可能エネルギー、情報通信技術などに分割されています。情報通信技術分野が最大の市場シェアを獲得すると予想されています。商用アプリケーションへのモノのインターネット (IoT) テクノロジーの採用が増加しているため、これが発生する可能性があります。 5G の出現により、リアルタイム分析、人工知能 (AI)、接続などのアプリケーションにより、アクティビティがローカル デバイスからクラウドに移行する可能性があります。

地域分析

地域差は窒化ガリウムの需要に影響を与えます。北米、アジア太平洋、日本、ヨーロッパ、英国、中国、およびその他の地域でも、窒化ガリウム市場は卓越したシェアを占めています。これらすべての地域の中で、アジア太平洋地域は窒化ガリウム市場で最も支配的な地域です。

アジア太平洋地域のGaN市場は、中国、日本、インドでの家庭用電化製品と自動車の生産と輸出の増加によって牽引されています。この地域における労働力と生産コストの低さは、市場の拡大を促進する重要な要因です。 MITの調査によると、米国には6万7500の公共充電ステーションがあるのに対し、中国には33万の公共充電ステーションがある。深セン市の 16,000 台のバス車両は完全に電気自動車であり、市内の 22,000 台のタクシーは EV に転換されています。海南島のリゾート島は、2030 年までに電気自動車の 100% の導入を目指しています。

最近の動向

• 2019年、パナソニックは特許取得済みのX-GaN技術を利用して、最大99パーセントの効率を持つパワーコンバータやモーター構成の交換用トランジスタなど、さまざまな用途向けのGaNベースのトランジスタを製造した。
• RAVPower は、2018 年に家庭用電化製品市場での高速充電を目的とした 45W GaN PD 壁充電器の新しい製品ラインを発売しました。
• IMS 2018で、NXP Semiconductors NVは、新しいRF GaN広帯域パワートランジスタを発表し、5Gマクロおよび屋外スモールセルソリューション向けのAirfast第3世代Si-LDMOSポートフォリオを拡張しました。