MEMSベース発振器市場 サイズと展望 2025-2033

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MEMSベース発振器市場の成長要因

シリコンベースの製造およびパッケージング技術の進歩

近年、水晶発振器の欠点を克服するソリューションを生み出すための研究開発が盛んに行われています。ここ数年、MEMS（微小電気機械システム）ベースの発振器は、水晶発振器の潜在的な代替品となっています。近年、シリコンベースの製造およびパッケージング技術の進歩により、水晶振動子技術の適切な代替品の開発が可能になりました。共振器の設計においては、シリコンMEMSが優れたプロセス技術とみなされています。

共振器とより広範なタイミング技術は、主に従来の半導体パッケージ内の他の回路と統合できるという点から、スケーラブルな従来のシリコン製造によって可能になりました。MEMS発振器は、125MHzの特殊な周波数アプリケーションに使用されています。しかし、位相雑音とジッタの点では、水晶発振器に匹敵する性能を発揮できていません。MEMS発振器は、様々な出力周波数を合成できる位相同期回路（PLL）ICとシリコン共振器をMEMS技術を用いて集積することで実現されています。

市場の制約

複雑な設計が研究開発費の高騰につながる

水晶発振器には、水晶基準水晶と短絡発振回路が用いられます。MEMS発振器には、シリコン共振器を発振源として用い、製造誤差を考慮して温度係数と周波数を調整するPLL回路が必要です。これらのシンプルな構造は、水晶発振器が高精度なクロックとして設計されていることを示しています。MEMS発振器の製造プロセスは従来の水晶発振器よりも優れていますが、半導体ウェーハの加工には業界で一般的に使用されていない非標準的な方法に依存しています。その結果、製造オプションが少なくなり、事業継続のための準備が困難になっています。これらの要素により、MEMS発振器の開発には多額の研究開発費がかかります。MEMS発振器の開発に伴う多額の研究開発費により、市場で活動する企業の数が減少し、MEMS発振器の進歩も減少する可能性があります。

市場機会

コンシューマーエレクトロニクス業界における需要の増加

MEMSベースの発振器市場は、コンシューマーエレクトロニクス製品の定期的な新製品発売によって刺激されると予想されています。MEMSベースの発振器は、スマートフォンやウェアラブルデバイスなど、IoT対応デバイスの小型化・低消費電力化を目指したアプリケーションにおいて、大幅な成長が見込まれています。アクティビティトラッカーは、毎年出荷台数が増加していることからもわかるように、現在、コンシューマー市場で需要が高まっています。これに続き、スマートウォッチ、ウェアラブルカメラ、スマートグラスも需要が高まっています。これらのデバイスのMEMS技術の向上により、無線通信とタイミングソリューションが簡素化されます。

MEMSタイミング技術の進歩は、ウェアラブルアプリケーションにおける物理的なスペースと電力要件を削減すると同時に、信頼性を大幅に向上させます。 5Gネットワ​​ークの導入に伴い、特にコンシューマー市場において、小型で高周波数対応、かつタイミングスロップの少ないMEMS発振器の需要が、民生機器向けに増加すると予想されます。さらに、コネクテッドウェアラブル技術の普及も市場拡大を促進すると予想されます。

セグメント分析

タイプ別

世界のMEMSベース発振器市場は、温度補償型発振器（TCXO）、拡散スペクトル発振器（SSXO）、電圧制御発振器（VCXO）、デジタル制御発振器（DCXO）、その他のタイプに分類されます。

温度補償型発振器（TCXO）セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中は24.3%のCAGRで成長すると予想されています。一般的に、温度補償型水晶発振器（TCXO）は、限られたスペースで手頃な価格で高精度な周波数源が必要な場合に適しています。近年、市場は驚異的な成長とメーカーからの投資を受けています。その結果、市場には、幅広いパッケージとマウントで幅広い種類のTCXOを販売している企業が数多く存在します。アプリケーションに最適なTCXOを選択するには、安定性、消費電力、電力要件、TCXOのパッケージング、出力形式とレベルなど、いくつかの基本的な要素が考慮されます。

MEMS TCXOが従来のTCXOよりも優れている点としては、複雑な動作環境における耐久性、経年変化、機械的振動による劣化への耐性、振動による周波数シフトの低減などが挙げられます。5G機器市場は、MEMS TCXOの採用を強く促進する可能性があります。従来の水晶TCXOに固有の弱点である熱遅延、共振器と温度センサー間の勾配は、MEMS TCXOでは2つのMEMS共振器を同一ダイに配置することで解消されています。

拡散スペクトラム発振器（SSXO）は、PLLと拡散スペクトラム・クロック・ジェネレータ（SSCG）技術を用いて、入力水晶の周波数を変調および合成します。電磁適合性（EMC）規格に準拠するため、基本周波数および高調波周波数における放射エネルギー測定値が低減されています。内蔵の工場出荷時設定機能により、出力周波数、変調速度、拡散率を柔軟に選択できます。SSXOの主な用途には、多機能プリンター、メディアプレーヤー、有線および無線ネットワークデバイス、LCDパネル、スマートテレビ、家電製品、産業用モーター、ビデオ監視などがあります。MEMS SSXOは、周波数範囲1～141MHz、デューティサイクル45～55%のLVCMOS出力を可能にします。 MEMS SSXOは、低電圧・低消費電流で動作するため、民生用および産業用電子機器、特にバッテリーを使用する機器のタイミングアプリケーションに適しています。

エンドユーザー業界別

世界のMEMSベース発振器市場は、自動車、航空宇宙・防衛、民生用電子機器、IT・通信、その他のエンドユーザー業界に分かれています。民生用電子機器セグメントは最大の市場シェアを占め、予測期間中は24.7%のCAGRで成長すると予想されています。技術専門家によると、微小電気機械システム（MEMS）は他の水晶発振器よりも10倍信頼性が高いとされています。これらの発振器は、経年劣化や信頼性評価に伴う需要の変化により、最終的にはより効率的な代替品に置き換えられる可能性があります。民生用電子機器製品の新バージョンの発売が、MEMSベース発振器市場を牽引すると予想されています。ケーブルテレビシステム、パソコン、デジタルカメラ、無線システム、携帯電話、ウェアラブル技術などは、MEMSベース発振器を活用したデバイスの例です。消費者は、ウェアラブル機器の購入時にバッテリー寿命を考慮する傾向が高まっています。

従来、エンジニアはマイクロコントローラーなどの電力消費量の多いコンポーネントを低消費電力のスリープ状態にすることで、アイドル時間を長くし、バッテリー寿命を延ばしてきました。しかし、システムには、スケジュールされたイベントを管理し、最低消費電力のスリープフェーズでもウォールクロックを時間通りに維持するために、リアルタイムクロック（RTC）が必要です。消費者がMEMSソリューションを選択する可能性が高くなるため、水晶発振器市場は予測期間中に急激に縮小すると予想されています。MEMSベースの製品を提供する多くのサプライヤーが既に市場に参入していますが、水晶発振器がこれらの代替製品に取って代わられることはありません。

5G、エッジコンピューティング、ネットワーク同期、データセンターなどのトレンドによってもたらされたネットワークおよび通信機器の近年の進歩により、IT・通信部門はMEMS発振器メーカーにとって最も魅力的な産業の一つとなっています。通信やデータ転送などの周波数制御アプリケーションでは、発振器は不可欠です。 SONET SDHなどの通信システムでは、時刻ずれやデータ損失を防ぐために、高安定性のシステムクロックが必要です。MEMベースの発振器の市場需要は、IoTデバイスなどのトレンドによる通信技術の継続的な進歩によって牽引されると予想されます。

基地局、データセンター、光ファイバー、スモールセル、近距離無線モジュール、アンテナモジュール、BLE SoC、RFトランシーバーなどは、MEM発振器を使用した通信機器です。さらに、スモールセルは、高価なマクロ基地局を建設することなく、カバレッジギャップを埋め、帯域幅を拡大し、ネットワークを5Gに対応させるための費用対効果の高いソリューションを提供します。その結果、スモールセル市場、ひいては調査対象市場は、5Gの商用化の進展に応じて拡大すると予想されます。5Gの展開にはより多くの高周波帯域が使用されるため、マクロ基地局だけでは、多くの場所が未接続状態になると予想されます。したがって、特にセルエッジエリアでは、ユーザーエクスペリエンスを向上させるために小型で低電力のセルを使用することが不可欠になります。

地域分析

アジア太平洋地域：主要地域

アジア太平洋地域は、世界のMEMSベース発振器市場において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）25.8%で成長すると予想されています。フィットネス、スマートウォッチ、医療用モニター／デバイスなどのウェアラブル技術への需要の高まりは、この地域のビジネスの中核を成しています。これは、アジア太平洋地域のMEMSベース発振器市場が大きな発展の可能性を秘めていることを示しています。さらに、消費のアップグレードが加速し、テクノロジーに精通した消費者がより便利でテクノロジー主導の生活を送るためにこうしたデバイスにお金を払う用意ができているため、スマートウェアラブルもこの地域で人気が高まっています。この地域の豊富な原材料供給と手頃な人件費および建設費のおかげで、企業はこの地域に研究開発および製造施設を開設しています。モバイル通信事業者、WeChatなどのオンラインサービスプロバイダー、そしてXiaomiやHuaweiなどのデバイスメーカーは、いずれもこの市場に積極的に参入し、市場支配をめぐって協力し合っています。中国政府系シンクタンクによる最近の調査によると、中国南東部の港湾都市であり製造拠点でもあるこの都市は、世界のインテリジェントウェアラブルデバイスの約80%を生産しています。

北米：成長地域

北米は予測期間中に年平均成長率25.5%で成長し、3億3,518万米ドルの売上を生み出すと予想されています。推定によると、北米は大きな市場シェアを占め、技術導入における世界有数のイノベーターであり、パイオニアの一つです。Maxim Integrated Products Inc.、Microchip Technology Inc.、SiTime Corporationは、この地域におけるMEMSベースの固体発振器メーカーであり、MEMSベースの発振器市場に大きく貢献しています。ベンダーは、激化する市場競争とこれらの発振器に対する需要の変動に対処するため、新製品開発など、様々な手法を採用しています。米国はウェアラブル電子機器の世界最大の市場の一つであり、世界的に重要な技術開発の中心地として知られています。

さらに、この地域には研究開発プロジェクトに多額の資金を投入する大手企業が数多く存在し、この分野における技術進歩の最前線に君臨しています。2022年には、北米がウェアラブル技術を用いた5G接続の割合が最も高くなると予想されています。FitbitやAppleなどの企業が米国で多額の収益を上げていることから、米国は予測期間中に大きな市場シェアを占めると予想されています。

ヨーロッパ地域は、現代技術の重要な推進力と導入国であり、世界有数のテクノロジーハブがいくつか存在します。英国、フランス、ドイツ、イタリア、スペインは、この地域の主要国であり、MEMSベース発振器市場のかなりの部分を占めています。ベンダーは、これらの発振器に対するダイナミックな需要と、激化する市場競争に対抗するため、パートナーシップ、コラボレーション、新製品開発など、様々な手法を採用しています。

例えば、2021年1月、英国に拠点を置く独立系ディストリビューターであるAngliaは、Abracon, LLC（Abracon）と地域フランチャイズパートナーシップを締結しました。この提携により、Angliaの顧客はAbraconの拡張されたタイミングポートフォリオにアクセスできるようになります。このディストリビューション契約は、ILSI、MMD、Oscilent、Fox、そしてEcliptek（短納期のプログラマブル水晶およびMEMS発振器デバイスを専門とするブランド）などのAbracon子会社を支援することが期待されています。この地域の顧客は、ウェアラブル技術、特にフィットネストラッカーを積極的に導入しています。さらに、英国に拠点を置くPireta Ltd.などの企業は、ナノテクノロジーを活用したスマートセンサー衣料を提供しており、病院や介護施設における継続的な生理学的モニタリングや救急ケアを支援しています。

ラテンアメリカにおけるスマートウェアラブル機器の利用増加は、予測期間中にMEMSベースの発振器市場を拡大すると予想されています。これらの発展途上国でスマートウェアラブル機器を販売する企業は、メキシコ、ブラジル、アルゼンチンなどの国々でビジネスチャンスを見出す可能性があります。例えば、Fitbitはベストセラーで受賞歴のあるスマートウォッチ「Fitbit Versa」、「Fitbit Ionic」、「Fitbit Ionic Adidas Edition」をアルゼンチンで発売しました。これらの注目すべき進歩は、これらの分野におけるウェアラブル機器の進歩を加速させると期待されています。さらに、シスコシステムズによると、中東およびアフリカにおけるウェアラブル技術の販売台数は2022年までに4,600万台に達すると予測されています。その結果、調査対象市場は、この地域におけるスマートウォッチの利用増加の恩恵を受けると予想されます。アラブ首長国連邦では、スマートウォッチ市場に影響を与える重要な要素として、ファッション性と実用性があります。顧客は、洗練されたデザイン、モダンなインターフェース、そして様々なストラップのスタイルやカラーにますます関心を寄せています。

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MEMSベース発振器市場のトップ競合他社

1. Maxim Integrated Products Inc.
2. Microchip Technology Inc.
3. Raltron Electronics (Rami Technology USA LLC)
4. Renesas Electronics Corporation
5. Abracon LLC
6. TXC Corporation
7. SiTime Corporation
8. Daishinku Corporation
9. Rakon Limited

最近の開発状況

• 2022年2月 - Microchip Technology Computing-in-Memory Innovatorは、アナログ組み込みSuperFlashテクノロジを用いて、エッジにおける音声処理の課題を解決しました。
• 2022年9月 - ルネサスのClockMatrix System Synchronizerが、O-RAN S-Plane要件のクラスD準拠を達成しました。