窒化ガリウム市場調査―製品タイプ別（オプト半導体、RF半導体、パワー半導体）ー世界の需要と供給の分析、成長予測、統計レポート 2025ー2037 年

窒化ガリウム市場：成長要因と課題

窒化ガリウム市場の成長要因ー

• EVと電力変換の需要：EVの急速充電と車載電力変換の需要は、窒化ガリウム市場における主要な成長ドライバーの一つです。2024年4月、インフィニオンテクノロジーズは世界初の300mm GaNパワーウェーハを生産し、チップの歩留まりを向上させ、ユニットあたりのコストを2.3分の1に削減しました。このイノベーションにより、EV充電器、再生可能エネルギー、データセンター機器のスケーラブルな生産が可能になります。EVの普及が進むにつれて、GaNは損失を低減し効率を高める能力があり、モビリティインフラにおけるシリコンの代替へと進んでいきます。現在、自動車メーカーは2026年に発売予定の次世代電動プラットフォームにおいて、GaNベースのトラクションインバータの試験運用を行っています。
• 5Gと通信インフラの急速な拡大：5Gと通信インフラの急速な拡大には、高周波GaN RFデバイスが求められています。米国FCCは、2024年3月に5Gと衛星通信におけるGaN RFアプリケーションの放射認証を改訂しました。これらの改訂により、通信ベンダーは干渉なく運用し、より迅速に承認を受けることができるようになります。同時に、欧州はETSIを通じてコン​​プライアンス基準を導入しました。ネットワークの高密度化が進むにつれて、GaNはより優れた帯域幅、より多くの電力、そしてより少ない発熱を提供します。GaNトランジスタは、世界中の通信事業者によって、人口密集地帯に展開される基地局に統合されています。
• パワーエレクトロニクスと持続可能性の義務：パワーエレクトロニクスにおけるGaNの台頭は、持続可能性の義務によっても促進されています。2024年2月に開催されたCOP28では、約200か国が2030年までにエネルギー効率を倍増することを誓約し、GaNは省エネ技術のハイライトとなりました。2024年3月、Efficient Power Conversionは、屋上太陽光発電の効率を向上させるための太陽光発電オプティマイザー向けEPC9178リファレンスデザインを発表しました。これらの開発は、世界的な脱炭素化の課題に適合しており、エネルギー変革におけるGaNの位置付けを強化します。GaNは、新興経済国が従来のインフラを飛び越え、効率的な電化に直接移行することを可能にします。

航空宇宙および衛星通信におけるGaN

窒化ガリウム（GaN）の高い電力効率と熱安定性は、航空宇宙分野における革命に貢献しています。特に、これらの特性は衛星通信や先進的なレーダーシステムにとって極めて重要です。この可能性を認識した米国国防総省（DoD）は、2024年にレーダーおよびミサイル防衛システムにおけるGaNの開発と導入に17億米ドルという巨額の予算を計上し、信号の明瞭性を向上させ、運用範囲を拡大することを目標としています。さらに、Euroconsultによると、低軌道（LEO）衛星群の数は2030年までに5万基を超えると予想されており、GaNの重要性の高まりをさらに強調しています。GaN RFアンプは、これらのLEO衛星にとって不可欠な部品であり、高周波でのデータ送信にこれらのデバイスが求められています。衛星システムにおけるGaN技術の需要は、SpaceXやOneWebといった航空宇宙産業の大手企業によって推進されています。 GaN は、従来のシリコンベースのシステムに比べて重量を 30% 削減し、効率を 50% 向上できるため、衛星に最適です。

航空宇宙および衛星業界のトレンド（2025―2037年）

医用画像およびポータブルヘルスケア機器におけるGaN

医用画像システムおよびポータブル診断機器向けの高効率電源ソリューションは、窒化ガリウムによって革新をもたらしています。FDAの2023年ガイドラインはこの可能性を認識しており、エネルギー効率の高い医療機器にはGaNベースのMRI装置およびX線システムの採用が義務付けられています。GEヘルスケアは、これらの先進的なシステムが消費電力を35%削減できると指摘しています。さらに、GaNチップを搭載したポータブル超音波装置は、40%の軽量化と20%の高速化を実現しており、これは遠隔医療の鍵となるとWHOは述べています。遠隔医療の普及は、世界のGaNヘルスケア市場の堅調な成長を牽引しており、2025ー2037年の間に年平均成長率28%で成長すると予測されています。Butterfly Networkなどのスタートアップ企業も、GaNを活用し、この技術の威力を示す小型画像ツールを開発しています。同時に、NIHは慢性疾患モニタリング用のGaN対応ウェアラブルデバイスの開発に2024年に2億5000万米ドルの資金提供を約束しており、ヘルスケアにおけるGaNの可能性に対する認識が高まっていることを示しています。

医用画像およびポータブルヘルスケア機器におけるGaN

医用画像システムおよびポータブル診断機器向けの高効率電源ソリューションは、窒化ガリウムによって革新をもたらしています。FDAの2023年ガイドラインはこの可能性を認識しており、エネルギー効率の高い医療機器にはGaNベースのMRI装置およびX線システムの採用が義務付けられています。GEヘルスケアは、これらの先進的なシステムが消費電力を35%削減できると指摘しています。さらに、GaNチップを搭載したポータブル超音波装置は、40%の軽量化と20%の高速化を実現しており、これは遠隔医療の鍵となるとWHOは述べています。遠隔医療の普及は、世界のGaNヘルスケア市場の堅調な成長を牽引しており、2025―2037年の間に年平均成長率28%で成長すると予測されています。Butterfly Networkなどのスタートアップ企業も、GaNを活用し、この技術の威力を示す小型画像ツールを開発しています。同時に、NIHは慢性疾患モニタリング用のGaN対応ウェアラブルデバイスの開発に2024年に250億米ドルの資金提供を約束しており、ヘルスケアにおけるGaNの可能性に対する認識が高まっていることを示しています。

ヘルスケアのトレンド（2025―2037年）

当社の窒化ガリウム市場調査によると、以下はこの市場の課題です。

• 原材料サプライチェーンの脆弱性：原材料サプライチェーンの脆弱性は依然として重要な課題です。2023年には、GaN半導体の主要原料であるガリウムの中国からの輸出制限により、これらの半導体の世界的な生産が混乱しました。これは価格上昇と調達の多様化につながりました。その結果、米国、日本、EUは国内での採掘と精錬の取り組みを開始しました。しかし、短期的には中国からのガリウムを原材料として使用している中流メーカーへの圧力は依然として残っています。ガリウム調達の多様化を図るため、複数の生産者がアフリカや中南米からの調達を開始しています。
• ·熟練人材の不足：もう一つの課題は、GaNの設計と製造に携わる熟練人材の不足です。このギャップを埋めるため、インドのMeitYは2024年4月にGaN製造のための人材育成プログラムを開始しました。北米ではDOEからの資金提供はありますが、ワイドバンドギャップ半導体の経験豊富なエンジニアの不足が、規模拡大のペースを制約しています。連携した人材育成プログラムがなければ、このボトルネックにより一部の分野で商業化が遅れる可能性があります。大学では、GaNに特化したエンジニアリング人材を育成するための専門資格プログラムが開発されています。