RF GaN（高周波窒化ガリウム）市場規模、シェア、トレンド分析レポート：用途別（軍事通信インフラ（バックホール、RRH、Massive MIMO、スモールセル）、衛星通信、有線ブロードバンド、商用レーダーおよび航空電子機器、RFエネルギー、その他の用途）、材料タイプ別（GaN-on-Si、GaN-on-SiC、その他の材料タイプ（GaN-on-GaN、GaN-on-Diamond））、地域別（北米、欧州、アジア太平洋、中東およびアフリカ、ラテンアメリカ）予測、2025～2033年

RF GaN（高周波窒化ガリウム）市場の成長要因

通信インフラからの強い需要

電気通信業界は、デジタル変革通信技術は、世界的なデジタル化の主要な推進力であると同時に、市場環境の大幅な変化を目の当たりにしている産業でもあります。通信業界による相互運用性と技術への投資は、世界経済における資本の流れと情報の流れにパラダイムシフトをもたらし、同時に、様々な産業における全く新しいビジネスモデルの出現のための基盤を提供しました。

GaN RF技術は、より高い周波数帯域でのデータ接続を提供できる能力から、ネットワークサービスプロバイダーにとって急速に好ましい選択肢になりつつあります。これらのデバイスは、他の周波数帯域からの干渉を防ぐことで、必要な帯域で最大の周波数を生成することを保証します。GaN RFパワーデバイスにより、ユーザーは音楽や写真などの高品質なメディアコンテンツをアップロードおよびダウンロードできるだけでなく、オンラインゲームやオンラインTV番組を最大周波数帯域で視聴することも可能になり、これにより既存のモバイルデバイスの利用が増加すると予想されます。したがって、通信業界からの強い需要が市場の成長を牽引しています。

高性能や小型化といった好ましい特性が軍事分野での採用を促進する

発展途上国と先進国の両方における防衛予算の継続的な増加と、国内外の軍隊の兵器庫における技術的に高度な製品への需要は、世界市場の成長をさらに促進すると予想されます。ストックホルム国際平和研究所によると、世界の軍事費は2019年に1兆9220億米ドルに達し、2018年の1兆8550億米ドル、2017年の1兆8070億米ドル、2016年の1兆7850億米ドルと比較して増加しています。さらに、フェーズドアレイシステムやその他の複雑なアプリケーションにおける技術進歩がこれらのコンポーネントに大きく依存しているため、軍用無線周波数およびマイクロ波製品の需要が増加すると予想されます。

窒化ガリウム（GaN）の採用はここ数年で著しく進展しており、レーダー、衛星通信、対IEDジャマーなど、さまざまな軍事用途で数千ものデバイスが開発・実装されています。高周波、広帯域幅、高出力、そして高温動作といった特性を兼ね備えたGaNデバイスは、軍事用途に最適です。これらは戦略的な軍事材料となっています。GaNを利用して紫、青、緑、白の発光ダイオードを開発するための様々な技術革新が行われ、材料の品質向上にも貢献しています。これはレーダー技術におけるGaNの利用拡大にもつながっています。こうした要因すべてが、この分野の成長を後押ししています。

市場抑制

コストと運用上の課題

GaNの本来の材料上の利点には、エピタキシャル成長のコストと最適化、デバイスの処理とパッケージングの最適化など、関連する製造上の課題が伴います。その他の問題としては、電荷トラップや電流崩壊などがあり、これらのデバイスの普及を促進するためには解決する必要があります。RF GaNベースのデバイスでは、性能と歩留まりが大幅に改善されていますが、シリコンカーバイド上の窒化ガリウム（GaN-on-SiC）が主流のアプリケーション（ワイヤレス通信基地局やCATVなど）に参入するのを妨げる障壁がまだいくつか存在します。3.5GHz以下のアプリケーションでは、これらのGaN-on-SiCはSi-LDMOSと比較してコスト効率が十分ではないため、主に市場浸透率が低くなっています。

コスト以外にも、RF GaNにはいくつかの課題があります。GaNデバイスの特性評価は、設計者が回路シミュレーションを実行できる予測可能なトランジスタモデルを提供するために主に必要であり、それによって、今日の通信システムで使用されている高効率・高直線性パワーアンプに必要なインピーダンス整合回路とバイアス回路を開発することができます。これらの要因すべてが市場の成長を阻害しています。

市場機会

5Gネットワ​​ークの導入

5Gの普及は、調査対象市場にとって大きな転換点と広く認識されています。5Gネットワ​​ークは、より新しく高い周波数帯域で動作するため、RFデバイスには新たな基盤技術と性能基準が求められます。登場したばかりの第5世代移動通信ネットワークは、主に4G機器と比較して低遅延と低消費電力を目指しており、IoTの実装を大幅に向上させます。AT&Tなどの複数の通信大手企業が5Gネットワ​​ークと高速サービスへの移行を進めていることから、RFパワーアンプ製品は新たな収益源として注目されています。様々なRFパワーアンプメーカーが既に5G対応RFソリューションの生産を開始しており、5Gネットワ​​ークの成長を強力にサポートしていくでしょう。

レーダーおよび通信技術は、防衛および商業用途において極めて重要な役割を果たしてきました。窒化ガリウム（GaN）ベースのRFソリューションは、競合技術よりもはるかに小型のフォームファクタで、より高い電力動作と効率の向上を実現し、主に高性能レーダーおよび通信システムの性能向上を可能にします。5Gの普及はかつてない速さで進んでおり、RF性能と技術の向上を後押ししています。これらの要因すべてが市場の成長を牽引しています。

地域分析

アジア太平洋地域が市場を支配しており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）19.3%を記録すると推定されています。中国、日本、台湾、韓国は、ディスクリート半導体の世界市場の約65%を占めています。タイ、ベトナム、マレーシア、シンガポールなどの他の国々も、アジア太平洋地域の市場優位性に大きく貢献しています。軍事用途では、航空レーダーのT/Rシステムの増加により、GaNデバイスがかさばる進行波管（TWT）ベースのシステムに取って代わりつつあり、防衛がGaN市場の主要な推進力であり続けることが確実視されています。ストックホルム国際平和研究所（SIPRI）によると、中国とインドは2019年に世界で2番目と3番目に軍事費が多い国でした。中国の軍事費は2019年に2,610億米ドルに達し、2018年から5.1%増加しました。一方、インドの支出は6.8%増加して711億米ドルになりました。このような事例は、この地域の市場成長を促進する可能性が高いです。

北米市場の動向

北米は2番目に大きな地域です。2030年までに4億5000万米ドルの予想値に達すると推定されており、予測期間中のCAGRは18%です。北米で半導体を製造、設計、研究する人々は、新しい技術をいち早く利用する人々です。北米のRF GaN市場の発展は、通信、航空宇宙、防衛などのエンドユーザーセクターの成長と強く相関しています。家電その他にも、政府の戦略は市場拡大を促進する可能性が高い。例えば、米国政府は2020年11月に、最先端（SOTA）ヘテロジニアス統合パッケージング（SHIP）RF生産・試作センターの建設業者としてQorvoを選定した。SHIPプログラムにより、次世代RFコンポーネントの設計、検証、組み立て、テスト、製造を必要とする米国の防衛関連企業や商業顧客は、マイクロエレクトロニクスパッケージングにおけるリーダーシップと専門知識を利用できるようになる。

欧州市場の動向

ヨーロッパは3番目に大きな地域です。ヨーロッパ地域には世界的に重要なテクノロジーハブがいくつかあり、最新技術の推進力と導入力に大きく貢献しています。様々な地域セクターで最新技術や半導体の利用が増加しているため、市場は拡大しています。この地域のRF GaN技術は多額の資金援助を受けています。例えば、ケンブリッジGaNデバイス（CGD）は2020年6月に、インテリジェントGaNパワーモジュールの開発に1,030万ユーロを投じるイニシアチブを発表しました。これはPentaイニシアチブの一環であり、インフィニオンは英国、ドイツ、オランダの学術機関や企業とともに、そのパートナーの1つとなっています。Pentaプロジェクトは、CGDにとって最先端のパワーエレクトロニクス企業と協力する絶好の機会となるでしょう。こうした出来事やこの地域での継続的な活動が、市場の拡大を後押ししています。

アプリケーションインサイト

世界のRF GaN（高周波窒化ガリウム）市場は、軍事、通信インフラ（バックホール、RRH、Massive MIMO、スモールセル）、有線ブロードバンド、衛星通信、商用レーダーおよび航空電子機器、RFエネルギー、その他の用途に二分されています。軍事分野が市場を牽引しており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）22.7%を記録すると推定されています。防衛装備の近代化に伴い、高出力半導体デバイスの必要性が高まっています。また、高出力アプリケーションへの需要の高まりにより、防衛分野における高周波の必要性も増加しています。これは、市場に多くの成長機会をもたらしています。防衛用途では、RFの使用がますます増加しています。GaNパワーデバイス高周波数の要求を満たすために、旧式の真空管設計を固体素子技術に置き換える必要性が高まっていることが、RF電力市場のニーズを牽引しています。また、レーダーや電子戦システムにECM（電気化学加工）機能を与えるデバイスの基盤としてGaNの使用が増加していることも、RF電力市場のニーズを後押ししています。特に、地上部隊を保護するためのRFジャマーにおいて、その傾向が顕著です。軍は、軍用レーダーや電子戦システムの設計において、横方向拡散型MOSFET（LDMOS）部品の代替または置き換えとしてRF GANを使用しています。今後、この傾向が市場の拡大を加速させると予想されます。

通信インフラセグメントは2番目に大きいセグメントです。さらに、5G技術はさまざまなブロードバンドサービスの領域に革命を起こし、さまざまなエンドユーザー分野にわたる接続性を強化することが期待されています。市場シェアの拡大の主な要因は、モバイル加入者数の増加、オンラインビデオコンテンツのストリーミング、5Gインフラの強化、および5Gを利用したさまざまなIoTアプリケーションです。5Gは、複数のシナリオにわたるさまざまなサービスと関連するサービス要件をサポートすることが期待されています。5Gでは、必要なRFソリューションの密度が指数関数的に増加しました。そのため、エネルギー消費を削減することが不可欠です。GaNパワートランジスタは、5G基地局技術の重要なコンポーネントとなり、最高のパフォーマンスを提供しています。半導体内の電子トラップを増やすために、NXPはGaN技術を改良し、主に強力な線形性と低いメモリ効果を保証しました。同様の投資と拡張により、調査対象市場の成長が加速すると予想されます。

2019年における世界の5Gモバイル契約数は42万件でしたが、2022年までに4億件に達すると予測されています。世界的な5G技術の展開が大幅に拡大するにつれ、RF GaN技術の需要も増加すると見込まれます。

材料の種類に関する考察

世界のRF GaN（高周波窒化ガリウム）市場は、GaN-on-Si、GaN-on-SiC、およびその他の材料タイプ（GaN-on-GaN、GaN-on-Diamond）に分類されます。GaN-on-Siセグメントが市場を支配しており、予測期間中に17.6%のCAGRを記録すると推定されています。GaN-on-Siデバイスの主な用途には、基地局と通信、防衛と航空宇宙、衛星通信などがあります。さらに、これらのデバイスはLEDやパワーエレクトロニクスに広く実装されています。従来、基地局では、横方向拡散金属酸化物半導体（LDMOS）（プレーナー二重拡散MOSFET技術）ベースのRFパワーアンプ（PA）デバイスが使用されていました。しかし、過去数年間で、RF GaNデバイスが基地局でLDMOSデバイスに取って代わりました。基地局用パワーアンプの売上高において、LDMOSは依然として大きなシェアを占めていますが、5Gの周波数帯の拡大に伴い、GaNはより高い成長率を示し、普及が進むと予想されています。150mm径のGaN-on-Siは既に様々な用途で採用されていますが、200mm径のGaN-on-Siウェハは、製造分野の大手企業によって開発が進められています。こうした主要なトレンドが、予測期間中の市場成長を着実に牽引すると見込まれています。