GaNパワーデバイス市場 サイズと展望 2024-2032

世界のGaNパワーデバイス市場の抑制

GaN材料の入手性低下

入手性の低下は、GaNパワーデバイスの広範な商用化を阻む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可能ですが、その選択肢は限られています。特に、600ボルトを超えるオフライン電源を使用する機器は減少しています。また、GaNパワーデバイスの広範な導入は、デバイスの定格や機能が明確に定義されていないことも制約となっています。市場に出回っているどのガジェットにもセカンドソースがほとんど存在せず、これがGaNデバイスの普及を阻む最大の障害となっています。

世界のGaNパワーデバイス市場機会

HVDCとスマートグリッドにおける政府の取り組み

高電圧直流（HVDC）送電システムとスマートグリッドは、GaNパワーデバイスが採用されている2つの分野です。これらの技術は、負荷分散の改善、より柔軟なネットワークトポロジー、そしてリアルタイムのトラブルシューティング機能を実現します。パワーデバイスは高電圧を制御できるため、高周波スイッチングの効率が向上します。モジュラー・マルチレベル・コンバータ（MMC）にもパワーモジュールが採用されており、電力損失を低減します。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採用されています。さらに、中国、日本、米国を含む多くの国の政府は、電力網のアップグレードを目的として、スマートグリッド技術に多額の投資を行っています。

セグメント分析

世界のGaNパワーデバイス市場は、デバイスと産業分野別にセグメント化されています。

デバイス別分析

デバイスに基づいて、世界の市場はGaNパワーディスクリートデバイス、GaNパワーIC、およびGaNパワーモジュールに分割されます。

GaNパワーモジュールセグメントは市場への最大の貢献者であり、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、比類のない耐久性と効率性により、世界中でますます人気が高まっています。IGBTモジュールとMOSFETモジュールは、溶接機、圧延機、ウォーターポンプなど、多くの業界で高電圧デバイスへの電力供給に広く使用されています。GaNパワーモジュールは、低価格と高効率性により、同等のデバイスに徐々に取って代わりつつあります。現在のビジネス環境において、このパワーモジュールは手頃な価格と高電圧での制御の容易さから人気が高く、市場は拡大しています。

GaNパワーディスクリートデバイスは、能動回路部品（ダイオード）または受動回路部品（抵抗、コンデンサ、インダクタ、コンデンサ）（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、そして消費電力もわずかです。これらのデバイスは、トランジスタアレイ、MOSFET、J-FET、バイポーラトランジスタ、抵抗内蔵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、GaNパワーディスクリートデバイスは、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減し、非常に高速なスイッチングが可能です。例えば、80V GaN FETパワーステージであるLMG5200は、コンパクトなフォームファクタを備え、高効率アプリケーションに適しています。

産業分野別分析

産業分野別に見ると、世界市場は民生用電子機器、IT・通信、自動車、航空宇宙・防衛、その他に分類されます。

IT・通信分野は最大の市場シェアを占めており、予測期間中は年平均成長率（CAGR）36.10%で成長すると予想されています。巨大なエネルギーバンドギャップや高い飽和電子速度といった独自の特性を持つGaNデバイスは、通信分野における高出力・高速電子デバイスとして必須です。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、高出力およびブロードバンドアプリケーションにおいて優れた特性を備えています。通信分野における広帯域電力マイクロ波システムは、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、新たな展望を見出しています。

GaNパワーデバイスは、急速に普及しつつある革新的な技術であるワイヤレス充電への道を開きました。スマートフォンの急速充電も、GaNパワーデバイスの使用によって可能になりました。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変換効率の向上、太陽光発電モジュールの小型化にも貢献します。ノートパソコン、スマートフォン、太陽光発電モジュール充電器は、ワイヤレス充電用GaNパワーデバイスの主な利用分野です。

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。自動車産業向けに設計されたGaNパワーデバイスには、横型と縦型の2種類があります。SiパワーMOSFETと比較して、横型GaNパワーデバイスは600ボルトという高いブロッキング電圧、優れた性能特性、低い内部抵抗、高速共振といった特長を備えており、最も普及しています。将来の自動車電動化におけるアプリケーションは、GaNパワーデバイスに大きな期待をもたらします。関連する材料およびデバイス技術は、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、電力変換損失の低減という観点から、EV/HEVユニットにおいて今後ますます普及すると予想されています。

地域分析

北米が世界市場を席巻

世界のGaNパワーデバイス市場は、北米、欧州、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における最大のシェアを占めており、予測期間中は年平均成長率（CAGR）34.60%で成長すると予想されています。北米は、米国やカナダといった国々がGaNパワーデバイスを広く活用するEVやHEVの利用を奨励することで、大気汚染対策への関与を強化していることから、GaNパワーデバイスの市場リーダーとなっています。この地域におけるGaNパワーデバイス市場の成長を牽引するもう一つの要因は、米国の国防費が最も高額であることです。

欧州は予測期間中に年平均成長率（CAGR）36.20%で成長し、8億4,255万米ドルの規模に達すると予測されています。ドイツはヨーロッパ諸国の中で最も高い市場シェアを占めています。デジタル電子機器の普及、最新電気自動車の普及、そして高度な仮想化システムの普及により、GaNパワーデバイスはヨーロッパで様々な成長の機会を秘めています。ヨーロッパ諸国の市場は、最先端の電気自動車の需要増加により、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、低消費電力製品の普及、そして政府による子会社設立といった積極的な施策は、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増加、そして人口増加により、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トランジスタを用いたパワーエレクトロニクスシステムは、全電力の約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、電力網インフラなど、多くの産業分野で広く利用されています。様々な業界の組織が、電力管理において電力機器がいかに重要であるかを認識しています。自動スイッチングデバイスとパワーモジュールへの旺盛な需要も、市場拡大を牽引すると予想されています。