RF GaN（高周波窒化ガリウム）市場 サイズと展望 2025-2033

このレポートについてさらに詳しく知るには 無料サンプルをダウンロード

RF GaN（無線周波数窒化ガリウム）市場の成長要因

通信インフラからの堅調な需要

通信業界は、世界的なデジタル化の重要な推進力であると同時に、市場環境の大規模な変化を目の当たりにしている業界として、デジタルトランスフォーメーション技術の重要な導入企業とみなされています。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パラダイムシフトを促進するとともに、業界全体にわたる全く新しいビジネスモデルの出現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接続を提供できることから、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ぎ、必要な帯域で最大周波数を生成することを保証します。 GaN RFパワーデバイスは、音楽や写真などの高品質なメディアコンテンツのアップロード・ダウンロード、オンラインゲームやオンラインTV番組の視聴を最大周波数帯域で可能にするため、既存のモバイルデバイスの利用拡大が期待されます。そのため、通信業界からの旺盛な需要が市場の成長を牽引しています。

高性能や小型フォームファクタといった有利な特性が軍事分野での採用を促進

発展途上国と先進国の両方における国防予算の継続的な増加と、国内外の軍隊における高度な技術を備えた製品への需要が、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1兆9,220億米ドルに達し、2018年の1兆8,550億米ドル、2017年の1兆8,070億米ドル、2016年の1兆7,850億米ドルから増加しました。さらに、フェーズドアレイシステムなどの複雑なアプリケーションにおける技術進歩はこれらのコンポーネントに大きく依存しており、軍用無線周波数およびマイクロ波製品は成長が見込まれ、製品の需要を押し上げています。

GaNの採用はここ数年で大幅に進んでおり、レーダー、衛星通信、対IEDジャマーなど、複数の軍事用途で数千個のデバイスが開発・実装されています。高周波、広帯域、高出力、そして高温動作という組み合わせにより、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資材となっています。 GaNを利用した紫、青、緑、白色LEDの開発において、様々な技術的進歩が遂げられてきました。これらの進歩は、GaN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の利用拡大にも繋がっています。こうした要因すべてが、この分野の成長を牽引しています。

市場の制約

コストと運用上の課題

GaNが持つ固有の材料的利点には、エピタキシーのコストと最適化、デバイス処理とパッケージングの最適化といった、製造上の課題が伴います。また、これらのデバイスの普及拡大には、電荷トラッピングや電流コラプスといった課題も解決が必要です。RF GaNベースのデバイスは性能と歩留まりにおいて大幅な改善が見られましたが、シリコンカーバイド上窒化ガリウム（GaN-on-SiC）が主流のアプリケーション（無線通信基地局やCATVなど）に普及するには、依然としていくつかの障壁が存在します。 3.5GHz未満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不十分であり、市場普及率の低下につながっています。

コスト以外にも、RF GaNにはいくつかの課題があります。このGaNデバイスの特性評価は、主に設計者に予測可能なトランジスタモデルを提供し、それに基づいて回路シミュレーションを実行し、今日の通信システムで使用されている高効率／高線形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ために必要です。これらの要因はすべて、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の導入は、調査対象市場における変曲点であると広く考えられています。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。台頭しつつある第5世代モバイルネットワークは、4G機器に比べて低遅延と低バッテリー消費を主な目標としており、IoTの実装を大幅に向上させます。複数の通信大手（AT&Tなど）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強力な収益源となりつつあります。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​​ークの成長を力強く支えるでしょう。

レーダーおよび通信技術は、防衛および商用アプリケーションにおいて非常に重要です。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ーで高出力動作と高い効率性を実現し、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はかつてない速さで到来し、RF性能と技術の向上を促しています。上記のすべての要因が市場の成長を牽引しています。

アプリケーションインサイト

世界のRF GaN（無線周波数窒化ガリウム）市場は、軍事、通信インフラ（バックホール、RRH、マッシブ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アビオニクス、RFエネルギー、その他のアプリケーションに分かれています。軍事分野が市場を席巻しており、予測期間中は22.7%のCAGR（年平均成長率）を記録すると予測されています。防衛機器の近代化に伴い、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の需要増加に伴い、防衛分野における高周波のニーズも高まっています。これは、市場に複数の成長機会をもたらします。防衛アプリケーションでは、旧式の真空管設計を、より高い周波数要件を満たすソリッドステート技術に置き換える必要性から、RF GaNパワーデバイスの使用が増加しています。 RFパワー市場の需要は、レーダーや電子戦システムにECM（電気化学加工）機能を提供す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牽引しており、特に兵士を守るための陸上配備型RFジャマーに顕著です。軍は、軍用レーダーやEWシステム設計において、横方向拡散MOSFET（LDMOS）部品の代替または代替品としてRF GANを使用しています。今後、このことが市場拡大を加速させると予想されています。

通信インフラセグメントは2番目に大きなセグメントです。さらに、5G技術は様々なブロードバンドサービスの領域に革命をもたらし、様々なエンドユーザー分野における接続性を強化すると期待されています。市場シェア拡大の主な要因は、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、そして5Gを活用した様々なIoTアプリケーションです。5Gは、様々なサービスと、複数のシナリオにわたる関連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の普及により、必要とされるRFソリューションの密度は飛躍的に増加しました。そのため、エネルギー消費量の削減が不可欠となっています。 GaNパワートランジスタは、5G基地局技術の主要コンポーネントとなり、最高の性能を提供しています。NXPは、半導体への電子閉じ込めを向上させるため、GaN技術を改良し、主に高い線形性と低メモリ効果を実現しました。同様の投資と事業拡大により、調査対象市場の成長が加速すると予想されています。

2019年の世界の5Gモバイル加入者数は42万で、2022年までに4億人に達すると予想されています。5G技術の世界的な展開が大幅に増加していることから、RF GaN技術の需要は増加すると予想されます。

材料タイプに関する洞察

世界のRF GaN（高周波窒化ガリウム）市場は、GaN-on-Si、GaN-on-SiC、その他の材料タイプ（GaN-on-GaN、GaN-on-Diamond）に分類されています。 GaN-on-Siセグメントが市場を席巻しており、予測期間中に17.6%のCAGRを記録すると予測されています。GaN-on-Siデバイスの主な用途には、基地局や通信、防衛・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も広く実装されています。従来、基地局では、横方向拡散型金属酸化膜半導体（LDMOS）（プレーナー型二重拡散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きました。しかし、ここ数年で、RF GaNデバイスが基地局におけるLDMOSデバイスに取って代わってきました。LDMOSは依然として基地局パワーアンプの売上高の大きな割合を占めていますが、5Gの展開がより高い周波数帯で進むにつれて、GaNはより高い成長率を示し、より普及すると予想されています。 150mm径のGaN-on-Siウェーハは既に様々な最終用途に採用されていますが、200mm径のGaN-on-Siウェーハは、製造業界の主要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は、予測期間中の市場の成長を着実に牽引すると予想されます。

地域分析

アジア太平洋地域が市場を牽引し、予測期間中に19.3%のCAGR（年平均成長率）を記録すると予測されています。中国、日本、台湾、韓国の4か国で、世界のディスクリート半導体市場の約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、航空機搭載レーダーのT/Rシステムの増加に伴い、GaNデバイスが大型の進行波管（TWT）ベースのシステムに取って代わっており、防衛分野は引き続きGaN市場の主要な牽引役の一つとな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、2019年の軍事費支出額は中国とインドが世界第2位と第3位でした。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、インドの軍事費は6.8%増の711億米ドルに達しました。こうした状況は、この地域の市場成長を後押しすると予想されます。

北米市場動向

北米は世界第2位の規模を誇ります。2030年までに4億5,000万米ドルに達すると予測されており、予測期間中は年平均成長率（CAGR）18%で成長します。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活用する人々です。北米におけるRF GaN市場の発展は、通信、航空宇宙・防衛、民生用電子機器といったエンドユーザーセクターの成長と密接に相関しています。政府の戦略は、市場拡大を後押しする可能性が高いでしょう。例えば、米国政府は2020年11月に、最先端技術（SOTA）のヘテロジニアス統合パッケージ（SHIP）RF製造・試作センターの建設をQorvoに委託しました。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、試験、製造を必要とする米国の防衛関連請負業者や民間企業は、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活用できるようになります。

ヨーロッパ市場動向

ヨーロッパは世界で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技術拠点がいくつかあり、最新技術の推進力と導入力が大きく高まっています。様々な地域セクターにおける最新技術と半導体の利用増加により、市場は拡大しています。この分野におけるRF GaN技術は、多額の資金を獲得しています。例えば、ケンブリッジGaNデバイス（CGD）は2020年6月、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プロジェクトを発表しました。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、そのパートナー企業の一つです。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の協業の絶好の機会となります。こうした出来事や、この分野における継続的な事業展開が、市場の拡大を牽引しています。

地域別成長の洞察 無料サンプルダウンロード

RF GaN（高周波窒化ガリウム）市場のトップ競合他社

1. RFHIC Corporation
2. Aethercomm Inc.
3. Wolfspeed Inc. (Cree Inc.)
4. Integra Technologies Inc.
5. Mitsubishi Electric Corporation
6. NXP Semiconductors NV
7. Qorvo Inc.
8. Analog Devices Inc.
9. Microsemi Corporation (Microchip Technology Incorporated)
10. Sumitomo Electric Device Innovations Inc.
11. STMicroelectronics NV
12. HRL Laboratories
13. MACOM Technology Solutions Holdings Inc.
14. Raytheon Technologies
15. Mercury SystemsInc.

最近の開発状況

• 2022年11月 - アナログ・デバイセズ社（Nasdaq: ADI）は本日、AUO Corporation（TPE:2409）が、市場をリードする車載用ワイドスクリーン・ディスプレイ・ポートフォリオにADIのマトリックスLEDディスプレイ・ドライバ技術を採用することを発表しました。この業界初の技術は、ローカルディミングを可能にし、消費電力を少なくとも50%削減するとともに、機能安全要件にも対応します。
• 2022年10月 - Analog Devices, Inc. (Nasdaq: ADI) と Keysight Technologies, Inc. (NYSE: KEYS) は本日、フェーズドアレイ技術の導入促進に向けた協業を発表しました。この技術は、衛星通信、レーダー、フェーズドアレイシステムの開発プロセスを効率化することで、ユビキタスな接続とセンシングの実現に不可欠な要素となります。