電源装置や充電装置におけるパワーGaNデバイスの採用が増加し、今後数年間、世界のパワーGaNデバイス市場を活性化すると予想されています。窒化ガリウム(GaN)は、その信頼性と大電流対応能力で知られています。パワーGaNデバイスは、家電、自動車、IT・通信、半導体・電子機器などのエンドユーザーに、予測期間中に大きな成長機会をもたらすと予想されます。
この分野の主要企業は、厳しい状況にあるEV/HEVインバータ分野でさらなるビジネスチャンスを得るために、研究開発活動に注力しています。バリューチェーンの統合とサプライチェーン基盤の拡大により、政府規制が限定的な経済圏に集中する必要があります。
GaNパワーデバイスの市場概要
窒化ガリウム（GaN）デバイスは、シリコンベースのトランジスタに代わる高性能デバイスとして登場しました。窒化ガリウムは、シリコンよりも高い電界強度を有しています。シリコンのバンドギャップが1.12eVであるのに対し、窒化ガリウムのバンドギャップは3.4eVである。このため、GaNを使用することで、電力変換ソリューションがよりコンパクトになり、エネルギー効率も向上する。スマートフォンやノートパソコン、モニターなど、バッテリーの充電や放電を制御するためのパワーGaNデバイスの使用が増えており、今後数年間でパワーGaNデバイスの世界市場シェアが拡大する可能性があります。
GaNデバイスは、充電器やその他の電源に広く使用されています。様々なGaNベースの充電器が市場に出回っています。パワーエレクトロニクス用のGaNデバイスは、サイズが小さく、従来のシリコンベースのデバイスよりも高速で高いエネルギー効率を実現します。そのため、ノートパソコンやPC、スマートフォンを生産するさまざまなOEMが、顧客からの需要の増加を受けて、GaNベースの充電器の提供を開始しています。
市場の主要企業は、先進的なGaNベースの携帯電話用充電器を開発し、競争力を高めている。例えば、2022年8月、Navitas Semiconductorは、同社のGaNパワーIC技術が、世界的なモバイル技術企業であるOnePlus社のAndroidスマートフォン「OnePlus 10R 5G（全世界）」および「OnePlus ACE 5G（中国モデル）」の160Wインボックスチャージャーに採用されたと発表しています。
GaNは、さまざまな民生用電子機器のアンプや電力変換器などの用途にも適しています。他の技術に比べ性能が高いため、AI、音声認識システム、生体認証、およびさまざまな高速用途での利用が期待されます。
パワーコンバータで達成される効率は、シリコンソリューションを使用する産業用電源では95%未満です。GaNソリューションは最大99％の効率を提供するため、業界の用途に応じて大幅に電力を節約することができます。さらに、周波数の増加、電力密度の上昇、双方向の電力流れの増加、部品点数の減少が、GaN技術を使用した産業用電源の需要を促進しています。
GaNパワー半導体は、回路基板上での占有面積が小さく、熱特性も優れています。このため、より小型の電子機器の製造が容易になります。民生用電子機器におけるGaNの主な用途は、PC用電源やアダプター、携帯用電子機器、USBチャージャー、ワイヤレスチャージャーなどです。
窒化ガリウム・パワー・トランジスタ（GaN トランジスタ）は、エレクトロニクス産業の成長と製品革新を牽引しています。これは、いくつかのメーカーが、電力システムの重要な課題を解決する上で、シリコンが限界に達していることを認識したからです。
世界中の約 1,500 万から 3,000 万の接続デバイスから、大量のデータがデータセンターに保存されています。今後1年間で、データセンターの拡張は約10％増加すると予想されています。このように、電源設計を通じてデータセンターの経済性を変える必要性が高まっています。
GaN は、サーバー、配電、UPS などのデータセンター・インフラにおけるあらゆる形状やサイズのパワーデバイスにおいて、着実にシリコンに取って代わりつつあります。GaN パワーデバイスは、ラックフットプリントあたりの計算能力を向上させるため、収益が増加します。GaN トランジスタは、データセンターの電源や通信用スイッチングラックの用途では、シリコンベースの超接合デバイスよりも効率的です。そのため、サプライヤーやシステム・ユーザーは、より優れた性能と運用上の利点を求めて、GaNデバイスを選択するようになってきています。これが市場の大きな発展につながっています。
インターネット利用者の増加により、データセンターサービスの需要が高まり、データセンターのエネルギー使用に関する懸念が高まっています。そのため、次世代のコンピューティング、ストレージ、冷却技術において、エネルギー効率の向上が求められています。GaNは低抵抗、低容量であるため、電力変換効率が高く、データセンターのワークロードに多くの電力を供給することができます。また、GaNの高速周波数スイッチングは、エネルギーを蓄積する受動部品のサイズと重量を削減します。
通信インフラにとってエネルギー消費の削減は大きな目標であり、GaNの主な利点は電力密度の高さです。マルチチップモジュールにGaNを使用することで、ラインアップの効率を50%まで高め、無線ユニットのサイズと重量を削減することができます。これにより、モバイルネットワーク事業者は、セルラータワーや屋上に5Gを導入する際のコストを削減することができます。
GaNは、電力増幅器、アンテナモジュール、RF無線機、MIMOシステム、ベーストランシーバー局（BTS）、その他多くの5Gインフラ向け用途で使用されています。中国情報通信技術研究院（CAICT）によると、中国政府は2025年までに5Gインフラプロジェクトに1,700億米ドル以上を投資する計画であるとのことです。このように、5Gインフラへの投資が増加することで、今後数年間は市場統計が増加する可能性があります。
パワーGaNデバイスは、集積パワーデバイスとディスクリートパワーデバイスの2種類に分類される。ディスクリートパワーデバイスセグメントは、2021年に約68.3％の突出したシェアを占めた。民生用電子機器や電源装置でのディスクリートパワーデバイス採用の増加が、予測期間中のセグメント成長を増大させると推定される。
GaNディスクリート部品は、より高温に耐えることができる。また、バンドギャップが広いため、電子の移動度が高く、スイッチング速度や電圧の向上が期待できます。GaN半導体技術は、1枚の基板に複数のデバイスを集積することが可能である。GaN-on-Si などの技術開発により、GaN を使用したパワーデバイスの市場規模は加速しています。
パワーGaNデバイスの世界市場は、電圧によって200V以下、200-600V、600V以上に分類されます。市場予測によると、電圧別では200V以下が今後数年で急成長しそうだ。2021年には世界市場の45.8％のシェアを占めています。この電圧範囲の主な用途は、電源、電力増幅器、充電器などである。
200V～600VのGaNデバイスや200V以下のデバイスは、現在販売されているインバータや電源に高い動作効率で使用されている。また、高電流・高電圧のスイッチング条件下で高速スイッチングを実現するデバイスも開発されています。
金額ベースでは、アジア太平洋地域が2021年に34.1%のシェアを獲得し、世界市場を支配しています。予測期間中、同地域では中国と日本が最も高いCAGRを示すと予測される。中国は、ファウンドリ、ガリウムナイトライド（GaN）、シリコンカーバイド（SiC）市場における新規かつ大規模なファブ拡張キャンペーンなど、国内半導体産業の発展を目指した数多くのイニシアチブを発表しています。
2021年の世界市場のシェアは、北米が28.4％、欧州が23.9％であった。米国における研究開発活動の増加や、半導体分野の成長に向けた政府の取り組みが、近い将来、北米の市場拡大を促進すると考えられます。主要プレイヤーの中には、北米で事業を拡大している企業もあります。VisIC TechnologiesとKYOCERA AVX Salzburgは、2022年10月に提携を発表した。両社は、充電やe-drivetrainなどの高電圧用途に大電流部品を提供するため、パッケージング、アセンブリ、GaNウエハ技術における強みを融合させる。
世界のパワーGaNデバイス市場は統合されており、少数の大規模ベンダーがシェアの大部分を占めています。ほとんどの企業は、新製品開発のための包括的な研究開発活動に多額の投資を行っています。製品ポートフォリオの拡大やM&Aは、著名な市場参加者が採用する主要な戦略です。
Efficient Power Conversion Corporation, Inc.、富士通株式会社、GaN Power Inc.、GaN Systems、Infineon Technologies、Navitas Semiconductor、NexGen Power Systems、On Semiconductors、Panasonic Corporation、Power Integrations, Inc、ROHM CO., LTD、SOITEC、 Texas Instruments Incorporated、Transphorm Inc、および VisIC Technologiesは、市場の主要企業である。
主な開発状況
2022年10月、Efficient Power Conversion Corporationは、高電力密度用途向けの150VのGaN FETデバイス「EPC2308」を発表した。用途別には、充電器、アダプター、電源、スマートフォンのUSB急速充電器、電動工具やロボット用のモーター、ソーラーオプティマイザー＆マイクロインバータなどがある。
富士通は2021年3月、電力効率の高い窒化ガリウム（GaN）高電子移動度トランジスタ（HEMT）パワーアンプを発売した。GaN-HEMTは、無線LANや産業・科学・医療分野でよく使われる2.45GHzで82.8％という最高の電力変換効率を持っています。
これらの各企業は、会社概要、財務概要、事業戦略、製品ポートフォリオ、事業セグメント、最近の開発などのパラメータに基づいて、パワーGaNデバイス市場のレポートで紹介されています。
【目次】
1. はじめに
1.1. 市場紹介
1.2. 市場とセグメントの定義
1.3. 市場の分類
1.4. 調査方法
1.5. 前提条件と頭字語
2. エグゼクティブサマリー
2.1. パワーGaNデバイスの世界市場概要
2.2. 地域別概要
2.3. 産業概要
2.4. マーケットダイナミックスナップショット
2.5. 競争の青写真
3. マーケットダイナミクス
3.1. マクロ経済要因
3.2. ドライバ
3.3. 制約要因
3.4. 機会
3.5. 主なトレンド
3.6. 規制のシナリオ
4. 関連産業と主要指標評価
4.1. 親産業の概要 – パワーデバイス産業の概要
4.2. サプライチェーン分析
4.3. 価格設定分析
4.4. 技術別ロードマップ分析
4.5. 業界SWOT分析
4.6. ポーターファイブフォース分析
4.7. コビド19の影響と回復の分析
5. パワーGaNデバイスの種類別市場分析
5.1. パワーGaNデバイス市場規模（US$ Mn）および数量（Million Units）分析・予測、デバイス種類別、2017年～2031年
5.1.1. 集積型パワーデバイス
5.1.2. ディスクリートパワーデバイス
5.2. 市場魅力度分析（デバイスの種類別
6. パワーGaNデバイスの電圧別市場分析
6.1. パワーGaNデバイスの電圧別市場規模（US$ Mn）と数量（Million Units）分析・予測、2017-2031年
6.1.1. 200V以下
6.1.2. 200-600V
6.1.3. 600V以上
6.2. 市場魅力度分析（電圧別
7. パワーGaNデバイスのエンドユーザー別市場分析
7.1. パワーGaNデバイス市場規模（US$ Mn）分析・予測、エンドユーザー産業別、2017年～2031年
7.1.1. IT・通信
7.1.2. 自動車
7.1.3. 半導体・電子部品
7.1.4. 産業用
7.1.5. 航空宇宙・防衛
7.1.6. その他
7.2. 市場魅力度分析、エンドユーザー別
8. パワーGaNデバイスの地域別市場分析・予測
8.1. パワーGaNデバイスの地域別市場規模（US$ Mn）および数量（Million Units）分析と予測、2017年～2031年
8.1.1. 北米
8.1.2. 欧州
8.1.3. アジア太平洋
8.1.4. 中東・アフリカ
8.1.5. 南米
8.2. 市場魅力度分析（地域別）
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