世界の GaN パワーデバイス市場規模は、2021 年に 1 億 7,820 万米ドルと見積もられています。 2030年までに27億9,902万米ドルに達すると予測されており、予測期間（2022年から2030年）中に35.80％のCAGRで成長します。
電子回路はパワー半導体デバイスを使用してシステムのエネルギー伝達を制御します。スイッチモード電源 (SMPS) は、ほとんどのデバイスに含まれるパワー半導体デバイスの一種です。窒化ガリウム (GaN) は、GaN パワーデバイスの製造に使用される半導体です。 GaN パワーデバイスは、システム全体のエネルギー損失を低減します。オン抵抗を低減するためにより多くのチップスペースを必要とする従来のトランジスタとは対照的に、GaN デバイスは小型で高速スイッチングとシステムサイズの縮小を実現します。 GaN デバイスは、低コストで同等の特性を提供するため、炭化ケイ素 (SiC) やダイヤモンドなどの他の包括的なバンドギャップ材料よりも好まれています。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2021 |
| 研究期間 | 2020-2030 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 35.8% |
| 市場規模 | 2021 |
| 急成長市場 | ヨーロッパ |
| 最大市場 | 北アメリカ |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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さまざまな業界での価格低下に伴い、GaN パワーデバイスの使用が拡大すると予測されています。最近リリースされた GaN パワー トランジスタとモジュールは、広いバンドギャップを特徴としており、大幅なコスト削減で SiC と同様の性能を提供します。このコスト削減は、SiC よりも入手が容易で安価なシリコン基板を GaN パワーデバイスの開発に使用できるため可能です。シリコン金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) や絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) と比較して、GaN オンシリコン デバイスは、シリコン MOSFET と少なくとも同等、場合によってはそれよりも優れた性能を持つことが期待されています。 。
ワイヤレス充電事業を行うWiTricity Corp. は、GaN 電界効果トランジスタ (FET) を使用したワイヤレス充電を実証しました。シリコン MOSFET と比較して、GAN FET のスイッチング速度により、より高い共振ワイヤレス電力伝送効率が可能になります。シリコンベースのパワー MOSFET は近接しているため、高周波動作がスイッチング能力の上限に制限されます。 GaN パワーデバイスは高いスイッチング能力を備えているため、ワイヤレス充電アプリケーションに採用されています。共振伝達におけるキャリア周波数に関しては、GaN トランジスタが優れています。これにより、さまざまな民生用、医療用、産業用、自動車用のアプリケーションで長距離に電力を伝送できるようになります。 GaN デバイスのコスト低下も、ワイヤレス充電アプリケーションにおける GaN デバイスの需要を促進するもう 1 つの要素です。
入手可能性の欠如が、GaN パワーデバイスの広範な商品化に対する主な障壁となっています。一部の GaN デバイスは容易に入手できますが、選択できる範囲は限られています。主に、600 ボルトを超えるオフライン電源を使用するガジェットはほとんどありません。 GaN パワーデバイスの広範な展開は、デバイスの定格と機能が定義されていないことによっても制約されます。市場にはどのガジェットにも実際の二次ソースは存在せず、これが GaN デバイスの普及に対する主な障害となっています。
高電圧直流 (HVDC) 送電システムとスマート グリッドは、GaN パワー デバイスが使用される 2 つの分野です。これらにより、負荷分散、より柔軟なネットワーク トポロジ、およびリアルタイムのトラブルシューティング機能が向上しました。高周波スイッチングの効果が高まるため、パワーデバイスは高電圧を制御できます。モジュラー マルチレベル コンバータ (MMC) も、電力損失を低減するパワー モジュールを採用しています。 HVDC システムでは、GaN パワーデバイスモジュールを使用したコンバータが頻繁に使用されます。さらに、中国、日本、米国を含む多くの国の政府は、電力網をアップグレードするためにスマートグリッド技術に多額の投資を行っています。
世界の GaN パワーデバイス市場は、デバイスおよび産業分野ごとに分割されています。
このデバイスに基づいて、世界市場は GaN パワーディスクリートデバイス、GaN パワー IC、GaN パワーモジュールに二分されます。
GaNパワーモジュールセグメントは市場に最も貢献しており、予測期間中に33.80%のCAGRで成長すると予想されています。 GaN パワーモジュールは、その比類のない耐久性と効率のため、世界中でますます人気が高まっています。 IGBT および MOSFET モジュールは、溶接機、圧延機、ウォーター ポンプなどの高電圧デバイスに電力を供給するために多くの業界で広く使用されています。 GaN パワーモジュールは、その低価格と高効率により、同等品に徐々に置き換えられています。現在のビジネス環境では、このパワーモジュールが手頃な価格と高電圧での制御の容易さにより好まれており、市場が拡大しています。
GaNパワーディスクリートデバイスは、アクティブ（ダイオード）またはパッシブ（抵抗、コンデンサ、インダクタ、およびコンデンサ）回路コンポーネント（トランジスタまたは真空管）を1つだけ備えた電子部品です。コンパクトな設計で軽量、消費電力もわずかです。これらのガジェットは、トランジスタ アレイ、MOSFET、J-FET、バイポーラ トランジスタ、および抵抗を内蔵したトランジスタで構成されています。シリコン デバイスと比較して、パワー GaN セパレート デバイスは、ゲート電荷と出力容量が低いため、スイッチング損失が大幅に低く、効率が高く、非常に高速でスイッチングできます。たとえば、80V GaN FET パワーステージ LMG5200 は、コンパクトなフォームファクターを備えており、高効率アプリケーションに適しています。
産業分野に基づいて、世界市場は家庭用電化製品、IT および通信、自動車、航空宇宙および防衛などに分かれています。
ITおよび通信セグメントは最高の市場シェアを占めており、予測期間中に36.10%のCAGRで成長すると予想されています。 GaN デバイスは、巨大なエネルギーバンドギャップや高い飽和電子速度などの独特の特性により、通信において高出力かつ高速の電子デバイスを動作させる必要があります。現在使用されているガリウムヒ素 (GaA) デバイスと比較して、GaN 高電子移動度トランジスタ (HEMT) は、高出力および広帯域アプリケーションにおいて優れた特性を備えています。通信における広帯域電力マイクロ波システムには、これらのデバイスの高い電力密度と比較的高いインピーダンスにより、新たな可能性がもたらされています。
GaN パワー デバイスは、急速に人気を集めている破壊的な技術であるワイヤレス充電のための家庭用電化製品への道を開きます。 GaNパワーデバイスの使用により、スマートフォンの急速充電も可能になります。さらに、ワイヤレス充電は、充電時間の短縮、太陽光発電モジュールコンバータのコンバータ効率の向上、太陽光発電モジュールのサイズの小型化に貢献します。ラップトップ、スマートフォン、太陽電池モジュールの充電器は、ワイヤレス充電における GaN パワー デバイスの利用を促進する主な要因です。
電気自動車やハイブリッド自動車にはGaNパワーデバイスが採用されています。自動車産業での使用を目的として設計された GaN パワー デバイスには、横型と縦型の 2 種類の GaN パワー デバイスがあります。 SiパワーMOSFETと比較して、横型GaNパワーデバイスは600ボルトの高い耐圧、改善された性能特性、低減された内部抵抗、および高速共振を備えており、最も人気があります。自動車の電化における将来のアプリケーションは、GaN パワーデバイスに重要な保証を提供します。関連する素材や機器の技術は過去 10 年間で急速に進歩したと言われています。 GaNパワーデバイスは、より低い電力変換損失を得る観点から、EV/HEVユニットにおいてさらに普及すると予想されています。
世界の GaN パワーデバイス市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、LAMEA の 4 つの地域に分かれています。
北米は世界のGaNパワーデバイス市場の最大の株主であり、予測期間中に34.60%のCAGRで成長すると予想されています。北米は、米国やカナダなどの国々の存在により、GaN パワーデバイスの市場リーダーとなっており、これらの国々では、GaN パワーデバイスを広く使用する EV や HEV の使用を奨励することで、政府が汚染との戦いへの関与を強化しています。この地域の GaN パワーデバイス市場の成長を促進するもう 1 つの要因は、米国の最も多額の防衛支出です。
ヨーロッパはCAGR 36.20%で成長し、予測期間中に8億4,255万米ドルを生み出すと予想されています。ドイツはヨーロッパ諸国の中で最も大きな市場シェアを占めています。 GaNパワーデバイスには、デジタル電子デバイスの台頭、現代の電気自動車の導入増加、先進的な仮想システムなどにより、欧州での拡大のさまざまなチャンスがあります。欧州諸国の市場は、最先端の電気自動車の必要性により、今後数年間で急速に拡大すると予想されています。中小企業の買収、低消費電力製品の採用の増加、子会社の形での政府の積極的な行動はすべて、市場全体の成長に貢献しています。
アジア太平洋地域は、高電圧電力用の大規模発電所の存在、パワーモジュールの需要の増加、人口増加により、GaNパワーデバイス市場シェアの成長率が最も高い地域です。さらに、GaN トランジスタを使用したパワー エレクトロニクス システムは、全電気エネルギーの約 70% を処理すると予測されています。これらのデバイスは、自動車、再生可能エネルギー施設、電力網インフラストラクチャなど、多くの産業分野で広く使用されています。いくつかの業界の組織は、電力管理にとって電力機器がいかに重要であるかを学びました。自動スイッチングデバイスおよびパワーモジュールに対する強い需要も市場の拡大を促進すると予想されます。
LAMEA における GaN パワーデバイス市場の需要の拡大は、この地域の堅牢なパワー IC に対する需要の高まりによって促進されると予想されます。 GaNパワーモジュールは、その優れた効率により、この地域で高い需要があります。冷蔵庫、テレビ、洗濯機などの電子製品へのパワーエレクトロニクスの採用を促進する最先端技術への欲求の高まりも、ラテンアメリカが世界的なプレーヤーの間で認知されるのに役立っています。 LAMEA GaN パワーデバイスの市場は、いくつかの電子業界における電源管理デバイスの需要の高まりと電気自動車の台数の増加により拡大しています。
List of key global GaN power device market manufacturers profiled
