MEMS圧力センサー市場 サイズと展望 2023-2031

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MEMS圧力センサー市場の成長要因

自動化とインダストリー4.0の台頭

MEMSセンサーは、温度、振動、圧力、音、音響などの測定が必要となる早期故障検知や予知保全システムに使用できるため、自動化やインダストリー4.0のアプリケーションで利用されています。製造業に大きな変化をもたらしたインダストリー4.0とIoTの導入により、企業は自動化によって人間の労働力を補完・補助し、プロセスの故障による産業事故を削減する技術を導入することが求められています。

さらに、自動化生産技術への重点化は、業界に影響を与える大きな進展です。IBEFのデータによると、インド政府は2025年までに製造業の国内総生産（GDP）に占める割合を16%から25%に引き上げるという野心的な目標を設定しました。 Udyog Bharat 4.0プログラムであるスマート・アドバンスト・マニュファクチャリング・ラピッド・トランスフォーメーション・ハブ（SAMARTH）は、インドの製造業者におけるインダストリー4.0に関する知識の向上と、関係者に自動化関連の問題に対処するために必要なツールを提供することを目的としています。そのため、業界全体における自動化の力強い成長と、インダストリー4.0への取り組みの拡大は、予測期間を通じて市場を牽引すると予想されます。

主要プレーヤーによる新製品発売と投資

市場の競争はますます激化しており、自動化市場においては、既存および新規の様々なプレーヤーが新製品の開発・発売を行っています。

• 例えば、2021年2月、ABBは次世代協働ロボットファミリーであるGoFaとSWIFTIの発売を発表し、同社の協働ロボットYuMiポートフォリオを拡充しました。より強力で高速、そしてより高性能なこれらの協働ロボットの導入は、ヘルスケア、消費財、エレクトロニクス、食品・飲料、物流など、成長著しい分野における同社の事業拡大を加速させ、多くの業界における自動化の需要の高まりに対応することを目的としています。

さらに、米国における自動化のためのインフラ整備は、スマートファクトリーソリューションへの投資を促す要因となっています。

• 例えば、2021年12月、デロイトはシーメンス・デジタル・インダストリーズ・ソフトウェアが「The Smart Factory」の創設スポンサーに就任したことを発表しました。「The Smart Factory Wichita」は、ウィチタ州立大学イノベーションキャンパスにある6万平方フィート（約6,000平方メートル）の持続可能な空間です。「The Smart Factory」には、スマートファクトリー機能の構築とテストのための、フル機能の生産ラインとハンズオンラボが備わっています。これらの要因が市場拡大の原動力となっています。

阻害要因

複数インターフェースの複雑さ

センサーベースシステムの設計における最も重要な問題のいくつかは、インターフェースに起因しています。センサーインターフェースに関連する数多くの課題は、設計と製造を複雑化させるのに十分なものです。たとえ部品の分離や多くのシステム間での再利用を可能にするために不可欠であったとしても、設計と製造を困難にするのに十分です。Fierce Electronicsが最近実施したセンサー設計に関する調査では、回答者の3分の1以上が、最大の課題は設計へのセンサーの統合であると回答しています。

システムに必要な情報を報告するために、複数のセンサーを統合して単一の信号を生成する場合、複雑になる可能性があります。当然のことながら、他のすべての要因が同じであれば、複数のセンサーを使用するとコストが高くなります。センシング、相互接続、およびアクチュエーションのために環境とインターフェースするには、MEMSダイが必要です。MEMSパッケージはアプリケーション固有であり、パッケージによってMEMSデバイスと環境の物理的なインターフェースが可能になります。過酷な環境はMEMSのパッケージングに様々な課題をもたらし、市場の成長を阻害しています。

市場機会

センサーを多用するアプリケーションへの需要の増加

センサー技術は、使用されているほぼすべての分野で人々の日常生活に貢献してきました。センサーは、発生源/環境からの信号を検知・収集し、それに応じて反応を設計します。光、温度、動き、圧力など、さまざまな発生源を利用できます。革新的なセンサー技術は、ライフスタイル、ヘルスケア、フィットネス、生産、そして日常的なアプリケーションなど、様々な分野で活用されています。さらに、センサーを搭載した薬剤ドナーは、医療分野における薬剤の服用を容易にします。薬剤の服用を促す信号を送り、必要な薬剤を適切なタイミングで供給します。

• 例えば、2022年1月、Superior Sensor Technologyは、NDシリーズを拡充するため、2つの新しい圧力センサーファミリーを追加すると発表しました。これらの新しいデバイスにより、メーカーは低圧から中圧までの範囲で動作する様々な産業機器アプリケーション向けに、より安定性と精度の高い製品をコスト効率よく開発できるようになります。

新しい中圧センサーは、商業、輸送、研究開発、製造機器メーカーをサポートします。さらに、石油化学業界における圧力センサーの需要は、主に信頼性、安定性、そして高精度に重点を置いています。様々な動作状況下で最も正確な測定を可能にし、生産の安定性とプロセスの一貫性を維持する能力は、圧力センサーの安定性の証であり、市場の成長機会を生み出します。

セグメンテーション分析

タイプ別

シリコンピエゾ抵抗型圧力センサーは、最も大きな市場シェアを占めており、予測期間中に5.5%のCAGR（年平均成長率）で成長すると予測されています。シリコンピエゾ抵抗型圧力センサーは、広いバンドギャップ、耐腐食性、優れた化学的不活性性、高いヤング率、高いキャリア移動度により、過酷な環境に適しています。過負荷保護を向上させるためには、有効広帯域信号という概念を放棄する必要があります。より高い圧力範囲向けに設計された圧力センサーを使用する必要があります。静電容量型圧力センサーでは、圧力下での膜の変形を防ぎ、非常に高い過負荷保護を確保するために機械式ストッパーを使用できますが、ピエゾ抵抗型圧力セルの比較的小さなシリコン膜と最小のたわみでは、これはほぼ不可能です。バルクマイクロマシンダイアフラムを備えたシリコンウェーハに埋め込まれたピエゾ抵抗型トランスデューサは、自動車用圧力センサーの製造における主流のアプローチとして浮上しています。

シリコン静電容量型圧力センサーは、MEMSセンサー技術によって生じる静電容量の変化を、容量電極間の距離の変化と圧力変化に結びつけるものです。この静電容量型センサーは、低消費電力、高インピーダンス、小さな静電引力、小さな可動質量、少ない熱影響、そして非接触測定といった特長を備えています。シリコン静電容量型センサーは、非線形性、過負荷、静圧、信頼性といった性能指標を備えており、シリコンピエゾ抵抗型センサー、セラミックセンサー、金属ダイアフラムコンデンサートランスデューサよりも優れた性能を発揮します。特に非線形インデックスユーザーにとって、シリコン共振センサーは、0.05% FSの非線形率が完成品の60%を超える場合、シリコン静電容量型センサーよりも優れた性能を示すことがよくあります。さらに、MEMS技術は、チップサイズが3mmの静電容量式圧力センサーの製造にも利用されています。

用途別

自動車分野は最も高い市場シェアを占めており、予測期間中は5.5%のCAGR（年平均成長率）で成長すると予測されています。自動車業界は変化の真っ只中にあり、車両の電動化、コネクテッド化、自動化が進んでいます。このトレンドが加速するにつれ、MEMSセンサーを含む半導体の設計と車載アプリケーション向け認定にも影響が出ています。自動車用半導体設計者は、製品の定義、検証、長期的な信頼性を慎重に検討する中で、MEMSセンサーサプライヤーは、自動運転車や自動運転車が生み出す新たなビジネスチャンスに対応すべく、自動運転用の慣性計測ユニット（IMU）やリチウムイオンEVバッテリー用のバッテリー圧力監視センサーを開発しています。さらに、MEMS圧力センサーは自動車で最も多く使用されているセンサーです。少なくとも18の自動車用途が圧力センサーの成長を促進してきました。これには、タイヤ空気圧、横滑り防止装置（ESC）のブレーキセンサー、サイドエアバッグ、そしてますます厳しくなる排出ガス基準、大気圧、排気ガス再循環圧力に関連するエンジン制御などが含まれます。

MEMS圧力センサーは、ここ数年、医療分野の様々な用途で広く利用されてきました。

• 例えば、人工呼吸器は、正常な呼吸を妨げる病気にかかった患者や重傷を負った患者に呼吸補助を提供します。MEMS圧力センサーは歴史的に医療用途に使用されており、1980年代以降は、呼吸器や血圧計などの非侵襲的な医療機器にも使用されています。さらに、MEMS圧力センサーは、血圧（収縮期血圧と拡張期血圧）、心拍出量、心拍数を報告するカテーテル先端センサーやインプラントなどの侵襲的な用途にも利用されています。 MEMS圧力センサーは呼吸モニタリングにおいて非常に重要であり、人工呼吸器で患者の呼吸をモニタリングするために使用されます。

地域別インサイト

アジア太平洋地域は6.3%のCAGRで主要地域に

アジア太平洋地域は、世界のMEMS圧力センサー市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中に6.3%のCAGRで成長すると予想されています。アジア太平洋地域の自動車産業は世界最大級の産業の一つであり、過去数十年の間に、小規模な政府管理産業から巨大な多国籍企業が支配する産業へと変貌を遂げました。IBEFによると、2021年のインドにおける乗用車生産台数は22,652,108台でした。さらに、この地域の主要自動車メーカーは、ここ数ヶ月の需要増加に対応するため、自動車業界の様々な分野に大規模な投資を開始しています。インド産業振興局（DIIP）が発表したデータによると、2000年4月から2021年6月の間に、この業界は305億1000万米ドルの外国直接投資（FDI）を誘致しており、これは全体のFDIの5.5%に相当します。こうした投資は、この地域におけるMEMS圧力センサーの需要を牽引するでしょう。また、様々な分野における政府投資と技術革新も、この地域のMEMS圧力センサー市場を牽引しています。

ヨーロッパは最も急成長している地域

ヨーロッパは、予測期間中に5.4%の年平均成長率（CAGR）を示すと予測されています。コンシューマーエレクトロニクス分野はヨーロッパで発展し、ハイテクなネットワーキング環境に支えられています。ヨーロッパは新技術の受け入れ率が高く、あらゆる産業において米国に次ぐプレミアム市場シェアを有しています。しかし、ヨーロッパは依然として電子機器の重要な輸入国であり続けています。例えば、中国製の携帯電話はヨーロッパ市場の3分の1を占めています。しかし、主要経済国が中国のテクノロジー大手Huaweiとの5G技術調達契約を停止するという最近の決定により、この状況は変化すると予想されています。さらに、Robert Bosch GmbH、Volkswagen AG、Daimler AGといった大手自動車メーカーやOEM企業がヨーロッパに拠点を置くことから、ヨーロッパは世界的な自動車産業の中心地となっています。自律走行アプリケーション向け車載MEMS圧力センサーの継続的な開発は、予測期間中の市場を牽引すると予想されます。

北米は、自動車、航空宇宙、ヘルスケアなど、様々な分野での採用により、市場が大きく成長すると予想されています。乗客の安全に関する厳格な政府規制と、自動車および航空宇宙産業の急成長も、北米のMEMS圧力センサー市場を牽引しています。情報技術の発展と、製造、産業、自動車の様々なアプリケーションにおけるIoTの導入拡大は、この地域の事業運営に新たな局面をもたらしています。さらに、自動化とインダストリー4.0の台頭、TPMS（タイヤ空気圧監視システム）に対する政府規制の強化、そして圧力センサーを多用するアプリケーションへの需要増加は、北米におけるMEMS圧力センサー市場を牽引する重要な要因です。

ラテンアメリカ地域では、自動車、家電、ヘルスケア、防衛分野の発展により、予測期間中、市場は徐々に成長し、新たな機会が創出されると予想されています。産業セクターの成長に伴い、ラテンアメリカではMEMS圧力センサーの需要が増加すると見込まれています。また、この地域にはメキシコがあり、その経済は活況を呈している製造業のおかげで好調です。しかし、製造業、特にハイエンド製造業の成長は、圧力センサーの導入によるプロセスの自動化に依存しています。この地域の人件費の低下は、他の産業セクターの急速な拡大につながっています。これらの産業におけるインダストリー4.0への移行は、市場への導入を促進しています。

中東・アフリカ地域において、アラブ首長国連邦（UAE）は、政府主導のアンカープロジェクト、低税率、そして自動化と製造業の発展を促進する企業優遇政策により、同地域で最も急速に成長している製造業の一つです。さらに、UAE政府は、同国の新たな産業製造業に750億米ドルを投資する計画を発表し、2025年までに製造業がGDPの25%を占めると予測しています。自動化への取り組みのトレンドは、この地域の市場成長をさらに促進するでしょう。

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MEMS圧力センサー市場のトップ競合他社

1. Bosch Sensortec GmbH
2. Murata Manufacturing Co. Ltd
3. STMicroelectronics NV
4. Amphenol Corporation
5. Sensata Technologies Inc.
6. Goertek Inc.
7. Omron Corporation
8. Alps Alpine Co. Ltd
9. TE Connectivity Ltd.
10. NXP Semiconductors NV
11. Infineon Technologies AG
12. Honeywell International Inc.
13. InvenSense Inc. (TDK Corporation)
14. ROHM Co. Ltd
15. First Sensor AG

最近の開発状況

• 2022年12月 - NextNavは、GoertekMicroelectronics社製SLP07-003デジタル気圧センサーの業界初の認証取得を発表しました。NextNavの認証プロセスは、気圧センサーの性能を検証し、デジタル気圧センサー製品とセンサーの測定値の一貫性と品質を向上させます。
• 2022年11月 - TDK株式会社は、SmartAutomotive™のASILおよび非ASILモーションセンサー製品ラインを拡充しました。InvenSense社製のIAM-20380HT高温車載用モノリシック3軸モーショントラッキングセンサープラットフォームソリューションを発表しました。このソリューションは、IAM-20380HT 3軸MEMSジャイロスコープとDK-20380HT開発キットで構成されています。