世界のパワー エレクトロニクス市場規模は、2021 年に 260 億 7,200万米ドルと評価され、 2030 年までに 43 億 6 億 7,500 万米ドルの予想値に達すると推定されており、予測期間 (2022 ～ 2030 年) 中に5.9% の CAGR を記録します。
小型で効率の高い電力変換ソリューションを提供する電動車両のアプリケーションは、パワー エレクトロニクスに大きく依存しています。パワー エレクトロニクスとして知られる回路コンポーネントは、電力を電源から負荷に効率的、コンパクト、かつ堅牢に伝達することにより、便利な使用を保証します。このデバイスは、ダイオード、トランジスタ、サイリスタを使用して、ある形式から別の形式への電力の変換を調整するために使用されます。パワー エレクトロニクス デバイスは、より高い効率でより高速なスイッチング レートを備えているため、高電圧または高電流での動作を効率的に実行できます。さらに、パワーエレクトロニクスは用途に応じて一方向および双方向のエネルギーの流れを制御し、回収したエネルギーを再利用することができます。パワーエレクトロニクスデバイスは、自動車や省エネルギー用途におけるシステムの性能や効率の向上に貢献する将来の重要な技術として期待されています。
パワー エレクトロニクスの成長によるさまざまな業界でのパワー エレクトロニクスの需要の増加などの要因は、産業用モーター ドライブ、電力網の安定化、家庭用電化製品などのいくつかのアプリケーションでの使用量の増加によって推進されています。高電圧動作デバイスの使用の拡大と、電気自動車におけるパワー エレクトロニクス コンポーネントの人気の高まりにより、自動車、家庭用電化製品、エネルギーと電力を含むいくつかの業界にわたって電源管理デバイスの需要が増加しています。世界市場の拡大を促進するさらなる要因は、中国、ブラジル、インドなどの発展途上国におけるSiCベースの太陽電池の需要の急増です。
| 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 | 5.9% |
| 市場規模 | 2021 |
| 急成長市場 | 北米 |
| 最大市場 | アジア太平洋地域 |
| 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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「パワーエレクトロニクス」として知られるエレクトロニクスの分野は、電力の変換と制御に関係します。炭化ケイ素 (SiC) 半導体は、より強い降伏電界やより広いバンドギャップなどの特性を備えているため、パワー エレクトロニクスでの使用が可能です。たとえば、これらのデバイスは、電動パワー ステアリング、水力電気自動車のセントラル インバーター、シート コントロール、ブレーキ システムなどの自動車電子機器の制御において非常に重要な役割を果たします。さらに、SiC パワー エレクトロニクスは、航空機に組み込まれた発電機やアクチュエーターでのエネルギー変換を促進します。パワー エレクトロニクス市場の成長は、産業用モーター ドライブ、電力網の安定化、家庭用電化製品など、いくつかのアプリケーションにおけるパワー エレクトロニクスの使用量の増加によって推進されています。したがって、産業運営または電気/電子デバイスの機能のための効果的な電力制御および管理機能により、さまざまな業界に適しており、それによって世界市場の成長が促進されます。
シリコン半導体技術に基づく従来のパワーエレクトロニクスの効率は、一般に 85% ～ 95% の間で変動します。これにより、電気エネルギーの約 10% が熱の形で失われます。 SiC デバイスの電界強度は、シリコン半導体と比較して 10 倍近く高くなります (2.8MV/cm 対 0.3MV/cm)。このより高い電界強度により、SiC 基板により薄い層構造を適用することが可能になります。さらに、パワー エレクトロニクス システムでは、熱設計が重要な役割を果たし、高出力密度とその結果としてコンパクトなシステムを設計します。
さらに、SiC の高周波スイッチングにより、電気自動車の電力損失が減少します。 SiC は純粋な Si ベースの半導体デバイスよりも 3 倍高い熱伝導率を示し、高温でのデバイスの動作を可能にします。いくつかの市場ベンダーは、電気自動車およびハイブリッド自動車の需要により、SiC ベースのソリューションの設計に多額の投資を行っています。したがって、電気自動車の需要の急増は、予測期間中に市場成長の有利な機会を提供すると予想されます。
パワー エレクトロニクス業界は、単一チップに複数の機能を組み込むことに重点を置いているため、設計が複雑になります。複雑なデバイスの設計には、統合のための堅牢な方法論、スキルセット、およびさまざまなツールセットが必要であり、追加のコストがかかります。このデバイスの価格の高さが、ユーザーの好みを革新的なテクノロジーのデバイスに移すことを妨げています。これらの新しく開発されている革新的なテクノロジーは、より多くの機能を備えたデバイスをシステムに統合する需要を生み出し、デバイスのコストを高めています。さらに、複数の IC を単一のデバイスに組み込むことは、市場の成長を抑制する動作モード、さまざまな機能、および動作電圧のため、複雑な作業になります。
現在、エレクトロニクスには、売上を伸ばし、世界的に普及するためにいくつかの機能が搭載されています。コンピュータ、スマートフォン、無線通信およびクラウド システムなどの電子部品の技術向上により、MOSFET に有利な機会がもたらされると予想されます。また、MOSFET は、電気自動車、インバータ、電源などのアプリケーションの制御に使用されるスイッチング デバイスです。 MOSFET は、低いスイッチング周波数などの産業用途で広く使用されています。これらの要因は、パワーエレクトロニクス市場の需要に十分な機会をもたらすでしょう。
世界のパワーエレクトロニクス市場は、デバイスの種類、材料、アプリケーション、エンドユーザー、地域によって分割されています。
デバイスの種類に基づいて、世界市場はパワーディスクリート、パワーモジュール、パワーICに分類されます。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4.4%のCAGRで成長すると推定されています。パワーモジュールは、比類のない効率と耐久性により、過去数年にわたって需要が増加しています。多くの業界が、溶接機、圧延機、給水ポンプなどの高電圧アプリケーションを動作させるために IGBT および MOSFET モジュールを採用しています。さらに、IGBT ベースの技術はヨーロッパ諸国のトロリーに導入されており、電流漏れを減らし効率を高めています。現在のビジネス シナリオでは、コスト効率が高く、高電圧での制御が容易な IGBT モジュールがより好まれており、その結果、市場の成長が促進されます。
さらに、パワー エレクトロニクスの低消費電力および軽量設計により、溶接やその他の産業システムなどのアプリケーションでのパワー モジュールの採用が促進されます。アジア太平洋地域は、エネルギーおよび電力分野でパワーエレクトロニクスの採用率が高いため、パワーモジュールにとって有利な市場として機能しています。家庭用電子製品の普及の急増により、パワーエレクトロニクスの採用がさらに促進され、それによって市場の成長が加速すると予想されます。
パワーディスクリートセグメントが 2 番目に大きいです。パワーディスクリートは、コンパクトなサイズと低いスイッチング損失により、車載アプリケーションや家庭用電化製品において重要な役割を果たします。これらは、モータードライバー、無停電電源装置 (UPS) システム、誘導加熱 (IH) 調理器、プラズマ ディスプレイ パネル (PDP)、ストロボ フラッシュなど、さまざまな用途のインバーターや電力変換回路に使用されます。さらに、インフィニオンや東芝などのさまざまな企業が、パワーディスクリートの高エネルギーおよび高速効率を向上させるために多額の投資を行っています。さらに、スイッチングが高速なため、エアコンや冷蔵庫などの電子アプリケーションにおける電源管理チップの需要の増加が市場の成長を推進しています。
さらに、電源ディスクリートにより高い入力インピーダンスが可能になり、高電流および高電圧でも簡単に動作できます。電気自動車のパワーモジュールの需要の増加により、EVのモーターにはディスクリートIGBTが広く採用されています。したがって、これらすべての利点は、近い将来の市場の成長を促進すると予想されます。
世界市場は材料別に炭化ケイ素、窒化ガリウム、サファイアなどに分類されます。炭化ケイ素セグメントは市場に最も貢献しており、予測期間中に 4.2% の CAGR で成長すると推定されています。パワー半導体の市場では、炭化ケイ素は、より高い破壊電界強度、より広いバンドギャップ、より低い熱膨張、および化学反応耐性により、従来のシリコン半導体よりも有利です。さらに、中国、ブラジル、インドなどの発展途上国でのSiCベースの太陽電池の需要の急増によって、SiCベースのパワーコンポーネントの需要が高まっています。
窒化ガリウムセグメントは 2 番目に大きいです。高周波機器における GaN の需要の増加、通信業界における GaN の採用の増加、AC 急速充電器、LiDAR、ワイヤレス パワーの需要の急増により、市場での GaN パワー コンポーネントの採用が促進されています。電気自動車およびハイブリッド自動車における GaN パワーコンポーネントの要件は、市場で活動するプレーヤーに有利な機会を提供すると予想されます。
世界市場でカバーされるアプリケーションには、電力管理、UPS、再生可能エネルギーなどが含まれます。再生可能エネルギーセグメントは市場に最も貢献しており、予測期間中に6.3%のCAGRで成長すると推定されています。エネルギー源を考慮すると、再生可能エネルギーと原子力部門が最も急速に成長しています。米国エネルギー情報局の調査によると、それぞれが年間 2.5% の成長率で増加しています。米国の連邦エネルギー管理プログラム (FEMP) などの政府の取り組みは、費用対効果の高い再生可能エネルギー プロジェクトへの投資を促進しており、これにより再生可能エネルギー システムの導入が増加すると予想されます。これにより、再生可能エネルギー システムにおけるパワー エレクトロニクスの使用が増加し、パワー エレクトロニクス市場の成長が促進されました。
業界の業種に応じて、世界市場は通信、産業、自動車、再生可能、消費者と企業、軍事と防衛、エネルギーと電力などに細分化されています。自動車セグメントは市場に最も貢献しており、予測期間中に 4.7% の CAGR で成長すると推定されています。電気自動車やハイブリッド自動車の需要により、さまざまな市場ベンダーがパワーコンポーネントの製造に多額の投資を行っています。さらに、インフィニオン テクノロジーズなどの大手企業は、エレクトロモビリティや太陽光発電インバータ市場の成長を受けて、パワーデバイスの製造に多額の投資を行っています。たとえば、インフィニオン テクノロジーズと Cree, Inc. は、2018 年 2 月に炭化ケイ素 (SiC) ウェーハを提供するための長期戦略的供給契約を締結しました。このように、電気自動車の需要の急増により、電気自動車のメーカーには潜在的な成長機会が生まれています。パワーエレクトロニクス
アジア太平洋地域が最も収益に貢献しており、CAGR 6.9% で成長すると推定されています。アジア太平洋地域は、高電圧電力用の十分な発電所の利用可能性、パワーモジュールの需要の増加、人口の急増により、パワーエレクトロニクス市場シェアの成長率の点で最も有利な地域です。さらに、総電気エネルギーの約 70% は、パワー コンポーネントを組み込んだパワー エレクトロニクス システムによって処理されると推定されています。これらのデバイスは、自動車、再生可能エネルギー ステーション、電力網インフラストラクチャに広く採用されています。これらのグループは、最新の電力インフラを構築するためにいくつかの取り組みを実施しています。さまざまな業種の組織は、電源管理を確実にするための電源デバイスの重要性を認識しています。パワーモジュールと自動スイッチングデバイスの需要は高く、市場の拡大が加速すると予想されます。
北米は 2 番目に大きい地域です。 2030 年までに 87 億 7,000 万米ドルの期待値に達すると推定されており、CAGR は 5.9% です。市場の成長は米国やカナダなどの国の存在によるもので、大規模に動力部品を組み込んだEVやHEVの使用を促進することで政府が汚染抑制に関与を拡大している。さらに、米国の最高の国防予算も、この地域のパワーエレクトロニクス市場の成長のもう一つの要因です。電力部品として電力部品の製造に携わる米国に本拠を置く企業は、電子戦や先進的なレーダーにおいて好ましい選択肢となっている。さらに、北米におけるパワーモジュールの採用の増加と電子機器の販売の増加がパワーエレクトロニクス市場の成長を推進しています。さらに、電力・エネルギー分野における耐久性のあるパワーモジュールの需要の高まりが市場の成長を促進しています。
ヨーロッパは 3 番目に大きい地域です。ヨーロッパのパワーエレクトロニクス市場の成長は、先進的な電子車両や仮想システムの採用の増加、デジタル電子機器の普及の増加によって促進されてきました。欧州諸国でも、先進的な電気自動車の需要の急増により、市場が急速に成長すると予想されています。ドイツはヨーロッパ諸国の中で最大の市場シェアを持っています。中小企業の買収、低消費電力デバイスの採用の増加、子会社の形での政府の積極的な取り組みはすべて、市場全体の成長に貢献しています。さらに、効率の向上、耐久性、歪みの最小化などの要因により、コンパクトなパワーモジュールの需要が高まっています。さらに、自動化されたアプリケーションとリアルタイム監視の需要により、この地域のパワー エレクトロニクス コンポーネントのニーズが増大しています。
List of key global power electronics market leaders profiled
2022年9月- 東芝のダブルトランスモンカプラで、より高速・高精度な超電導量子コンピュータを実現 ～さまざまな社会課題の解決に貢献する高性能量子コンピュータの実現に道を開く。
2022年9月- 東芝ESS、「CIGRE 2022技術展示会」パネルおよび関連ムービーを公開
