複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場規模と展望、2023-2031年

## 複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場調査レポート詳細要約

### 1. 市場概要

世界の複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場は、2022年に37.7億米ドルの規模に達しました。この市場は、2023年から2031年の予測期間においてCAGR（年平均成長率）13.4%で成長し、2031年には117億米ドルに達すると予測されています。

複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、フォトニクス、マイクロエレクトロニクス、スピントロニクス、太陽光発電などの多様なアプリケーションで使用されるエピタキシャル成長（エピタキシー）技術によって作製されます。これらのウェーハの性能、特に無線、フォトニック、および電子的な特性は、そのエピタキシャル層によって決定されます。エピタキシャルウェーハは、研磨されたウェーハ基板上に数マイクロメートル厚の単結晶層を成長させることで作られます。このプロセスでは、厚さ、キャリア濃度、欠陥密度を精密に制御することが、シームレスな製造と高性能化のために不可欠です。

複合半導体は、周期表の2つ以上の異なる族の元素から、堆積技術を用いて生成されます。シリコンなどの単一元素半導体とは異なり、複合半導体は、ワイドバンドギャップ、高い動作温度耐性、高い電流・電圧保持能力、マイクロ波信号生成能力といった独自の特性を有しています。これらの優れた特性により、複合半導体ベースのデバイスは、現代のほとんどの電子回路において不可欠な要素となっています。複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、最終的にチップや集積回路（IC）に加工され、世界中の様々な技術デバイスやガジェットに組み込まれています。

### 2. 市場促進要因

複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場の成長を牽引する主要な要因は以下の通りです。

#### 2.1. LED技術における複合半導体向けエピタキシャルウェーハの需要増加

エピタキシャルウェーハは、マイクロエレクトロニクス、太陽光発電、フォトニクスなど多岐にわたるアプリケーションにおいて半導体複合基板として利用されていますが、特にLED照明技術における複合半導体向けエピタキシャルウェーハの広範な利用が、市場の継続的な世界的な拡大に大きく貢献しています。
近年、エネルギー効率の高い照明製品への需要が高まり、住宅、商業、産業部門において従来の照明製品がLED照明に置き換えられる動きが加速しています。このトレンドは、市場成長にプラスの影響を与えています。
LED照明の多くは複数のICを内蔵しており、その製造には、より高い効率性を持つ複合半導体向けエピタキシャルウェーハチップが、従来のシリコンウェーハに代わって用いられるようになっています。メーカーは、半導体ウェーハの性能を向上させるために、この複合半導体ウェーハにエピタキシャル層を形成します。シリコンウェーハ上に成長するエピタキシャル層は、ウェーハの電気的特性を改善し、LED照明の電力容量を高めるのに役立ちます。これにより、LEDはより明るく、より長寿命で、より少ないエネルギーで動作することが可能となり、省エネと環境負荷低減に大きく貢献しています。

#### 2.2. シリコンウェーハに対する複合半導体向けエピタキシャルウェーハの優位性

世界中で、複合半導体向けエピタキシャルウェーハはシリコンウェーハよりも優先的に採用される傾向にあります。複合半導体は、シリコンと比較して優れた電気的特性を有しています。具体的には、複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、より高い飽和電子速度と電子移動度を示します。この特性は、デバイスの高速動作と高周波応答を可能にし、特に5G通信や高速データ処理が求められるアプリケーションで優位性をもたらします。
また、複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、より広いエネルギーバンドギャップを持つため、過熱に対して比較的強い耐性があります。これにより、高温環境下での安定した動作が可能となり、信頼性の高いデバイス設計に寄与します。さらに、特に高周波数域において、シリコンデバイスに比べて電子回路で発生するノイズが少ないという利点もあります。
これらの改善された特性により、複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、衛星通信、携帯電話、マイクロ波リンク、および高周波レーダーシステムにとって実用的な選択肢となっています。例えば、GaN（窒化ガリウム）やSiC（炭化ケイ素）といった複合半導体は、次世代の無線通信システムや高効率電力変換器において、シリコンの限界を超える性能を発揮し、市場拡大の主要な原動力となっています。

### 3. 市場抑制要因

複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場の成長を阻害する可能性のある要因は以下の通りです。

#### 3.1. ウェーハ製造コストの増加

エピタキシーは、結晶構造を持つ半導体の基板または表面上に単結晶層を成長または堆積させる技術です。このプロセスでは、堆積される材料が基板に完全に適合している必要があり、極めて高い精度と効果的な制御が求められます。チップ開発者は、溶融または蒸気ベースの基盤を使用して、このようなエピタキシャルオーバーレイヤーを形成します。
しかし、このエピタキシャル層の形成は、他の技術と比較して高コストを要します。エピタキシャル層の形成には、高度な精度と効率性が不可欠であり、これには特殊な装置（例えば、MOCVDやMBE装置など）と高純度の原材料が必要となります。これらの装置は非常に高価であり、また、ガリウム、ヒ素、窒素、炭化ケイ素基板などの高純度材料も高価です。
さらに、ウェーハ製造プロセスには、熟練した労働力と高い品質基準を持つ人材が不可欠です。プロセス開発、装置の操作、品質管理には専門的な知識と経験が求められ、これが人件費の増加につながります。
このように、高価な製造プロセスと原材料コスト、そして熟練した人材への依存が、複合半導体向けエピタキシャルウェーハの高コスト化を引き起こし、市場の成長をある程度抑制しています。

#### 3.2. 複合半導体向けエピタキシャルウェーハ設計の困難さ

複合半導体向けエピタキシャルウェーハの設計における困難さも、市場シェアを減少させ、世界的な拡大を抑制する要因となると予想されます。複合半導体は、シリコンと比較して材料の多様性が高く、結晶構造や格子定数の違いから、異なる材料を組み合わせる際の格子不整合や界面欠陥の発生が課題となります。これらの欠陥はデバイスの性能や信頼性に悪影響を及ぼすため、その抑制には高度な材料科学とプロセス技術が要求されます。
また、特定のアプリケーション（例えば、高周波RFデバイスや高出力パワーデバイス）向けに最適なエピタキシャル層の組成、厚さ、ドーピング濃度を決定することは、複雑なシミュレーションと試行錯誤を伴う高度なプロセスです。設計段階での課題解決には多大な研究開発投資と時間が必要となり、製品の市場投入までの期間が長くなる傾向があります。これらの設計上の複雑性が、新規参入の障壁となり、市場全体の成長速度を鈍化させる可能性があります。

### 4. 市場機会

複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場の成長を促進する有望な機会は以下の通りです。

#### 4.1. スマートテクノロジーにおける複合半導体の新興用途

次世代のスマートテクノロジーの開発は、複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場に大きな機会をもたらすと予想されています。超電導体、カーボンナノチューブ、GaNなどの複合半導体といった多様な新素材が、これらのスマートテクノロジーに応用されると期待されています。
スマートグリッドやその他のスマートインフラストラクチャは、新しいケーブルタイプ、パワーエレクトロニクス、ケーブル絶縁体、ケーブル誘電体、エネルギー貯蔵技術なしには機能しません。市場が成熟するにつれて、これらの技術の増加がGaNなどの複合半導体の需要を促進すると予想されます。
高度な複合半導体デバイスとモジュールの組み込みは、電力品質と機器の寿命を向上させ、コストを削減し、電力システム制御と信頼性を高めるなど、新しいスマートインフラストラクチャの効率化を促進するとも期待されています。例えば、GaNやSiCベースのパワーデバイスは、スマートグリッドにおける電力変換効率を大幅に向上させ、送電損失を削減し、再生可能エネルギー源の統合を容易にします。
したがって、スマートテクノロジーの発展は、複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場にとって収益性の高い成長機会を提供すると予測されています。

#### 4.2. IoTベースのデバイスの普及

現在のIT主導の世界では、人々は自動化ベースのソリューションやサービスに傾倒しています。その結果、IoT（モノのインターネット）ベースのデバイスは、その最先端で革新的なアプリケーションにより、より多くの注目を集めています。
IoTデバイスの普及は、複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場にとって重要な成長機会を創出します。IoTデバイスは、センサー、通信モジュール、マイクロコントローラーなど、多種多様な電子部品で構成されており、これらには小型化、低消費電力、高信頼性が求められます。複合半導体は、シリコンに比べて優れた高周波特性や電力効率を持つため、ワイヤレス通信モジュール（Wi-Fi、Bluetooth、5G/6G）、エネルギーハーベスティングデバイス、高精度センサーなど、IoTデバイスの中核部品に適しています。
例えば、GaNベースのRFデバイスは、IoTデバイスの通信距離とデータ伝送速度を向上させることができ、SiCベースのパワーデバイスは、バッテリー寿命を延ばし、よりコンパクトな電源ソリューションを実現します。スマートホーム、スマートシティ、産業用IoT、ウェアラブルデバイス、医療用IoTといった分野でのIoTアプリケーションの拡大は、高性能な複合半導体向けエピタキシャルウェーハの需要を継続的に押し上げるでしょう。

### 5. セグメント分析

#### 5.1. 地域別分析

世界の複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、LAMEA（ラテンアメリカ、中東、アフリカ）の4つの地域に二分されています。

* **アジア太平洋地域:**
アジア太平洋地域は、世界の複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場において最大のシェアを占めており、予測期間中にCAGR 12.2%で成長すると予想されています。この地域は、中国、オーストラリア、インド、日本、およびその他のアジア太平洋諸国を含みます。
特に中国の半導体産業は、急速に拡大する経済を支えるために外国技術に大きく依存しており、チップの90%を輸入しています。ウォール・ストリート・ジャーナル紙の報道によると、中国はチップスタートアップ開発と半導体研究に資金を供給するための470億米ドルの投資ファンドを最終決定する寸前であり、このファンドが同国の複合半導体市場の拡大をさらに促進すると期待されています。
予測期間中、中国は電気自動車の採用増加、先進的なレーダーや電子戦技術の需要急増など、いくつかの要因により他の地域よりも速い成長を遂げると予想されています。中国市場において最も大きな貢献をしたのはパワーエレクトロニクス分野であり、エンドユーザー別では産業およびエネルギー・電力セグメントが最大の貢献をしました。急速な工業化、再生可能エネルギーへの投資、そして国家戦略としての半導体産業の育成が、この地域の成長を強力に後押ししています。

* **北米地域:**
北米地域は、予測期間中にCAGR 15.7%という最も速い成長率で拡大すると予想されています。この地域は、米国とカナダを含みます。
米国における半導体産業の拡大と、データ処理、送電、処理におけるトレンドの上昇により、複合半導体市場は拡大しています。米国は技術採用が最も速い国であり、これが家電製品、電気自動車やハイブリッド車のような新興自動車技術、ヘルスケア監視システムなどの急速な成長に貢献しています。
米国人の可処分所得の増加は、複合半導体デバイスや技術の販売を促進し、これが米国市場における複合半導体向けエピタキシャルウェーハの成長をさらに加速させています。この市場において最も大きな貢献をしたのはパワーエレクトロニクス分野であり、エンドユーザー別では産業およびエネルギー・電力セグメントが最も大きな影響を与えました。データセンターの爆発的な増加、5Gインフラの展開、防衛・航空宇宙分野での需要も、北米市場の成長を牽引する重要な要素です。

#### 5.2. 用途別分析

世界の複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場は、用途に基づいてCSパワーエレクトロニクス、CS RF/マイクロ波、CSフォトニクス、CSセンシング、CS量子に二分されます。

* **CSパワーエレクトロニクス:**
CSパワーエレクトロニクスセグメントは、市場において最高の貢献者であり、予測期間中にCAGR 12.3%で成長すると予想されています。パワーエレクトロニクスでは、電力の変換と制御に固体電子機器が使用されます。パワーエレクトロニクスデバイスは、スイッチとしてもアンプとしても機能します。
動作効率の観点から、パワーエレクトロニクス企業は、そのデバイスとモジュールに複合半導体向けエピタキシャルウェーハを使用しています。複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、電圧、電流、周波数などの出力変数を調整する様々な種類の固体パワーエレクトロニクスデバイスを生成します。
SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）のような複合半導体は、太陽光インバーターやハイブリッド車のような製品における効果的なエネルギー管理への需要が高まるにつれて、高電圧パワーエレクトロニクスにとってますます不可欠になっています。これらの材料は、シリコンと比較して、より高い耐電圧、より速いスイッチング速度、より低い電力損失、そして優れた熱特性を提供し、デバイスの小型化、軽量化、高効率化を実現します。これにより、電気自動車の航続距離延長、データセンターの電力消費削減、再生可能エネルギーシステムの効率向上に大きく貢献しています。

#### 5.3. エンドユーザー別分析

世界の複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場は、エンドユーザーに基づいてデジタル経済、産業およびエネルギー・電力、防衛/セキュリティ、輸送、家電、ヘルスケア、宇宙に二分されます。

* **産業およびエネルギー・電力セグメント:**
産業およびエネルギー・電力セグメントは、市場において最高の貢献者であり、予測期間中にCAGR 12.4%で成長すると予想されています。近年、エネルギー・電力システムや産業システムでは、従来のシリコンベースのパワーダイオードやトランジスタが使用されてきました。
しかし、複合半導体向けエピタキシャルウェーハは、電気負荷、スイッチング速度、およびエネルギー損失を最小限に抑え、システム全体のコストを削減するために必要なその他の性能要件を処理するのに、より適しています。
オフライン電源、家庭用電子機器、ハイブリッド車および電気自動車、スマートグリッドシステムでの使用のために、SiCおよびGaNパワーエレクトロニクスデバイスの開発が積極的に推進されています。これらのデバイスは、高効率、高耐熱性、高周波動作といった特性により、システムの性能と信頼性を大幅に向上させます。
風力発電、太陽電池、電気自動車など、産業および消費者市場におけるグリーンエネルギー源の利用増加が、複合半導体市場を主に牽引しています。産業分野では、モータードライブ、ロボット、ファクトリーオートメーションなどの高度化が、高効率で堅牢なパワーデバイスの需要を生み出しています。エネルギー分野では、再生可能エネルギー発電所、送電網、エネルギー貯蔵システムにおける電力変換効率の向上と安定化に、複合半導体は不可欠な役割を果たしています。

### 結論

複合半導体向けエピタキシャルウェーハ市場は、LED技術の進化、シリコンに対する材料の優位性、そしてスマートテクノロジーとIoTデバイスの普及という強力な促進要因に支えられ、今後も堅調な成長が見込まれます。しかし、製造コストの高さと設計の複雑性という課題も存在します。アジア太平洋地域と北米が市場成長の主要な牽引役となり、特にパワーエレクトロニクス分野と産業・エネルギー＆電力エンドユーザーセグメントが市場をリードしていくでしょう。これらの動向は、技術革新とエネルギー効率化への世界的なシフトが、複合半導体向けエピタキシャルウェーハの需要をさらに高めることを示唆しています。

Report Coverage & Structure

目次

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      • 概要
      • エンドユーザー別金額
      • デジタル経済
        • 金額別
      • 産業およびエネルギー・電力
        • 金額別
      • 防衛/セキュリティ
        • 金額別
      • 輸送
        • 金額別
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        • 金額別
    • ブラジル
      • アプリケーション別
        • 概要
        • アプリケーション別金額
        • CSパワーエレクトロニクス
          • 金額別
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      • エンドユーザー別
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    • メキシコ
    • アルゼンチン
    • チリ
    • コロンビア
    • その他のLATAM
  • 競合情勢
    • 複合半導体向けエピタキシャルウェーハのプレーヤー別市場シェア
    • M&A契約および提携分析
  • 市場プレーヤー評価
    • II-VI Incorporated
      • 概要
      • 事業情報
      • 収益
      • ASP
      • SWOT分析
      • 最近の動向
    • Intelligent Epitaxy Technology Inc. (IntelliEPI)
    • CREE INC.
    • International Quantum Epitaxy Plc.
    • Masimo Semiconductor Inc.
    • EPISTAR Corporation
    • GLOBAL COMMUNICATION SEMICONDUCTORS LLC
    • NICHIA CORPORATION
    • SK SILTRONIC
    • 住友電気工業株式会社
  • 調査方法論
    • 調査データ
    • 二次データ
      • 主要な二次情報源
      • 二次情報源からの主要データ
    • 一次データ
      • 一次情報源からの主要データ
      • 一次情報の内訳
    • 二次および一次調査
      • 主要な業界インサイト
    • 市場規模推定
      • ボトムアップアプローチ
      • トップダウンアプローチ
      • 市場予測
    • 調査仮定
      • 仮定
    • 制限事項
    • リスク評価
  • 付録
    • ディスカッションガイド
    • カスタマイズオプション
    • 関連レポート
  • 免責事項