パワーエレクトロニクス市場 サイズと展望 2025-2033

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パワーエレクトロニクス市場の成長要因

様々な業界分野におけるパワーエレクトロニクス部品の需要増加

「パワーエレクトロニクス」と呼ばれるエレクトロニクス分野は、電力の変換と制御に関係しています。炭化ケイ素（SiC）半導体は、その高い破壊電界や広いバンドギャップといった特性を活かして、パワーエレクトロニクス分野での利用を可能にしています。

• 例えば、これらのデバイスは、電動パワーステアリング、水力発電車両のセントラルインバータ、シート制御、ブレーキシステムといった自動車用エレクトロニクスの制御において極めて重要な役割を果たしています。さらに、SiCパワーエレクトロニクスは、航空機に搭載された発電機やアクチュエータにおけるエネルギー変換を促進します。産業用モーター駆動装置、電力網安定化、民生用電子機器など、様々な用途におけるパワーエレクトロニクスの利用増加が、パワーエレクトロニクス市場の成長を牽引しています。産業用途や電気・電子機器の動作における効果的な電力制御・管理機能は、様々な産業分野への適用を可能にし、世界市場の成長を加速させています。

電気自動車へのパワーエレクトロニクス部品の統合拡大

シリコン半導体技術をベースとする従来のパワーエレクトロニクスの効率は、一般的に85%から95%の範囲です。この結果、電気エネルギーの約10%が熱として失われます。SiCデバイスの電界強度は、シリコン半導体に比べて約10倍高く（2.8MV/cm vs. 0.3MV/cm）、この高い電界強度により、SiC基板に薄い層構造を適用することが可能になります。さらに、高電力密度、ひいてはコンパクトなシステムを設計する上で、熱設計はパワーエレクトロニクスシステムにおいて重要な役割を果たします。

さらに、SiCの高周波スイッチングは、電気自動車の消費電力を低減します。SiCは純粋なSiベースの半導体デバイスに比べて3倍の熱伝導率を備えているため、高温でもデバイスを動作させることができます。電気自動車やハイブリッド車の需要の高まりを受け、多くの市場ベンダーが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。そのため、電気自動車の需要の急増は、予測期間中に市場の成長を促す大きな機会をもたらすと予想されます。

市場の制約

先進電子機器の複雑な統合プロセス

パワーエレクトロニクス業界は、複数の機能を1つのチップに統合することに重点を置いており、その結果、設計が複雑になります。複雑なデバイスを設計するには、堅牢な方法論、スキルセット、そして統合のための様々なツールセットが必要となり、追加コストが発生します。デバイスコストの高騰は、ユーザーが革新的な技術を搭載したデバイスを好む傾向を阻害しています。これらの革新的な新技術の開発は、システムに統合される高機能デバイスの需要を生み出し、デバイスのコストを上昇させます。さらに、複数のICを単一のデバイスに組み込むことは、動作モード、異なる機能、動作電圧のために複雑な作業であり、市場の成長を抑制しています。

市場機会

パワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）のイノベーション

現在、電子機器は、世界的な売上と普及率を高めるために、様々な機能を備えています。コンピューター、スマートフォン、無線通信・クラウドシステムなどの電子部品における技術革新は、MOSFETに大きな収益機会をもたらすと期待されています。さらに、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を含む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。

デバイスタイプ分析

デバイスタイプに基づいて、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への最大の貢献者であり、予測期間中に4.4%のCAGRで成長すると予測されています。パワーモジュールは、比類のない効率と耐久性により、ここ数年で需要が増加しています。多くの産業が、溶接機、圧延機、ウォーターポンプなどの高電圧アプリケーションの動作にIGBTモジュールと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、欧州諸国のトロリーにリーク電流の低減と効率向上のために導入されています。現在のビジネスシナリオでは、コスト効率が高く、高電圧でも容易に制御できるため、IGBTモジュールがより好まれており、これが市場の成長を後押ししています。

さらに、パワーエレクトロニクスの低消費電力と軽量設計は、溶接やその他の産業システムなどのアプリケーションにおけるパワーモジュールの採用を促進しています。アジア太平洋地域は、エネルギー・電力分野におけるパワーエレクトロニクスの普及率の高さから、パワーモジュールにとって魅力的な市場となっています。民生用電子機器の普及率の急速な高まりが、パワーエレクトロニクスの普及をさらに促進し、市場の成長を加速させると予想されています。

パワーディスクリートセグメントは2番目に大きな市場です。パワーディスクリートは、小型でスイッチング損失が少ないことから、車載用途や民生用電子機器において重要な役割を果たしています。モータードライバー、無停電電源装置（UPS）、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、多様な用途のインバーターや電力変換回路に使用されています。さらに、インフィニオンや東芝などの企業は、パワーディスクリートの高エネルギー効率と高速効率の向上に多額の投資を行っています。さらに、スイッチング速度が速いことから、エアコンや冷蔵庫などの電子機器における電源管理チップの需要増加が市場の成長を牽引しています。

さらに、パワーディスクリートは高い入力インピーダンスを可能にするため、高電流・高電圧での動作が容易です。電気自動車向けパワーモジュールの需要増加に伴い、ディスクリートIGBTはEVのモーター駆動用に広く採用されています。したがって、これらのメリットすべてが近い将来、市場の成長を後押しすると予想されます。

材料分析

材料別に見ると、世界市場は炭化ケイ素、窒化ガリウム、サファイア、その他に分類されます。炭化ケイ素セグメントは市場への貢献度が最も高く、予測期間中に4.2%のCAGRで成長すると予測されています。 パワー半導体市場において、炭化ケイ素（SiC）は、高い破壊電界強度、広いバンドギャップ、低い熱膨張率、そして化学反応耐性といった点で、従来のシリコン半導体よりも優位性を持っています。さらに、中国、ブラジル、インドといった新興国におけるSiC系太陽電池の需要急増も、SiC系パワーコンポーネントの需要を押し上げています。

窒化ガリウムセグメントは2番目に大きなセグメントです。無線周波数機器におけるGaNの需要増加、通信業界におけるGaNの採用増加、そしてAC急速充電器、LiDAR、ワイヤレス給電の需要急増が、市場におけるGaNパワーコンポーネントの採用を促進しています。電気自動車およびハイブリッド車におけるGaNパワーコンポーネントの需要は、市場で事業を展開する企業にとって大きなビジネスチャンスとなることが期待されています。

アプリケーション分析

世界市場におけ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分野は市場への最大の貢献者であり、予測期間中に6.3%のCAGRで成長すると予測されています。エネルギー源別に見ると、再生可能エネルギーと原子力発電セクターが最も急速に成長しており、米国エネルギー情報局の調査によると、それぞれ年間2.5%の成長率で成長しています。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、再生可能エネルギーシステムの導入拡大が期待されています。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利用増加により、パワーエレクトロニクス市場の成長が加速しています。

業種別分析

業種別に見ると、世界市場は通信、産業、自動車、再生可能エネルギー、民生・企業向け、軍事・防衛、エネルギー・電力、その他といった分野に細分化されています。自動車分野は市場への最大の貢献者であり、予測期間中に4.7%の年平均成長率（CAGR）で成長すると予測されています。電気自動車やハイブリッド車の需要増加に伴い、様々な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、電気自動車や太陽光発電インバータ市場の拡大に伴い、パワーデバイスの製造に多額の投資を行っています。

• 例えば、インフィニオンテクノロジーズとCree社は、2018年2月にシリコンカーバイド（SiC）ウェハの供給に関する長期戦略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、パワーエレクトロニクスメーカーにとって潜在的な成長機会が生まれています。

地域別インサイト

アジア太平洋地域は、収益への貢献度が最も高く、年平均成長率（CAGR）6.9%で成長すると予測されています。アジア太平洋地域は、高電圧電力用の大規模な発電所の存在、パ​​ワーモジュールの需要増加、そして人口増加により、パワーエレクトロニクス市場シェアの成長率において最も魅力的な地域です。さらに、総電力エネルギーの約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発電所、電力網インフラに広く採用されています。これらの企業は、近代的な電力インフラの構築に向けて、様々な取り組みを行っています。あらゆる業種の組織が、電力管理を確実に行うためのパワー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が高く、市場拡大を加速させると予想されています。

北米の市場動向

北米は、2番目に大きな地域です。 2030年までに市場規模は87億7,000万米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）は5.9%と予測されています。市場の成長は、米国やカナダなどの国々が、電力部品を大規模に搭載するEVやHEVの普及促進を通じて、大気汚染抑制への取り組みを強化していることに起因しています。さらに、米国の国防予算が世界最高水準であることも、この地域におけるパワーエレクトロニクス市場の成長を牽引する要因の一つです。電力部品の製造に携わる米国企業は、電子戦や先進レーダーにおいて、電力部品の有力な選択肢となっています。さらに、北米におけるパワーモジュールの採用増加と電子機器の売上増加も、パワーエレクトロニクス市場の成長を牽引しています。さらに、電力・エネルギー分野における耐久性の高いパワーモジュールの需要増加も、市場の成長を後押ししています。

欧州市場の成長要因

欧州は3番目に大きな地域です。欧州のパワーエレクトロニクス市場の成長は、先進的な電気自動車や仮想化システムの普及、そしてデジタル電子機器の普及拡大に支えられています。先進的な電気自動車の需要の急増により、欧州諸国でも市場の急成長が見込まれています。ドイツは欧州諸国の中で最大の市場シェアを誇っています。中小企業の買収、低消費電力機器の普及、そして補助金制度といった政府による積極的な取り組みも、市場全体の成長に貢献しています。さらに、効率性、耐久性、歪みの低減といった要素も、小型パワーモジュールの需要を牽引しています。さらに、自動化アプリケーションやリアルタイムモニタリングへの需要も、この地域におけるパワーエレクトロニクス部品の需要を増大させています。

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パワーエレクトロニクス市場のトップ競合他社

1. STMicroel ectronics
2. Mitsubishi Electric Corporation
3. Microsemi Corporation
4. Rockwell Automation
5. Toshiba Corporation
6. Renesas Electronics Corporation
7. Infineon Technologies AG
8. ABB Group
9. Fuji Electric Co LTD
10. Texas Instruments

最近の開発状況

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