GaN-on-シリコン技術市場 規模・シェア分析 ー 成長動向と予測 (2025年～2030年)

GaN on Silicon技術市場の概要を以下にまとめました。

# GaN on Silicon技術市場の概要と成長予測（2025年～2030年）

GaN on Silicon技術市場は、2025年に0.81億米ドルに達し、2030年までに1.40億米ドルに拡大すると予測されており、この期間の年平均成長率（CAGR）は11.51%です。この市場は、パワーエレクトロニクスにおけるワイドバンドギャップ材料への依存度の高まり、5Gインフラへの移行、電気自動車（EV）充電量の増加、AIデータセンターにおける効率性への要求など、複数の要因によって成長が推進されています。

メーカーは、8インチおよび12インチウェハーへの移行により、デバイスあたりのコストを削減し、歩留まりを向上させることでコスト優位性を獲得しています。GaN技術の効率性は、システムをより小型、軽量、低温にすることを可能にし、通信無線、急速充電器、サーバー電源などで明確な設計採用の勢いを生み出しています。ガリウムの供給セキュリティに関する懸念は、国内ウェハー生産能力への戦略的投資を促しており、GaNとSiの熱ミスマッチに関連する過去の懸念は、継続的な信頼性向上によって軽減されています。これらの要因により、GaN on Silicon技術市場は、既存のシリコンおよび炭化ケイ素（SiC）ソリューションを置き換える大きな機会として、統合デバイスメーカー（IDM）とファブレス専門家の両方を引き付けています。

市場の集中度は中程度であり、主要プレイヤーにはInfineon Technologies AG、NXP Semiconductors N.V、Toshiba Corporation、Renesas Electronics Corporation、Texas Instruments Incorporatedなどが挙げられます。

# 主要な市場動向と洞察

成長促進要因

1. 8インチGaN-on-Siウェハーへの移行（CAGRへの影響：+2.8%）:
この移行は、グローバルで北米とアジア太平洋地域が早期採用しており、中期的（2～4年）な影響が見込まれます。テキサス・インスツルメンツは8インチ生産の拡大を検証し、インフィニオンは2026年までに12インチウェハーの量産を目指しており、これによりデバイスあたりのコストが大幅に削減され、シリコンMOSFETとの価格差が縮まることが期待されます。

2. 5G基地局および急速充電器からの需要急増（CAGRへの影響：+3.2%）:
この需要は、アジア太平洋地域と北米に集中しており、短期的（2年以内）な影響が見込まれます。GaNは、5G無線機で従来のガリウムヒ素デバイスを上回る電力密度を提供し、急速充電器では充電器の体積を半減させます。これにより、市場の二桁成長が持続的に支えられています。

3. EVパワートレインの車載充電器向けGaNへのシフト（CAGRへの影響：+2.1%）:
北米とEUで先行し、アジア太平洋地域に拡大しており、中期的（2～4年）な影響が見込まれます。GaNデバイスは、ハーネス質量を最大40%削減し、シリコンIGBTと比較して変換損失を低減する48V電源サブシステムを可能にします。マツダとロームの提携など、OEMのコミットメントも高まっています。

4. データセンターPSUの3kW超GaN設計への移行（CAGRへの影響：+1.9%）:
北米が主導するグローバルな動きであり、短期的（2年以内）な影響が見込まれます。AIワークロードの増加により、データセンターは97%以上の効率を持つ3kWを超える変換ステージを求めており、GaNスイッチは冷却負荷と電力コストを削減します。

5. IEC家電効率規制によるGaN SMPSの促進（CAGRへの影響：+1.2%）:
EUと北米からグローバルに拡大しており、長期的（4年以上）な影響が見込まれます。

6. ガリウム供給に関する国家インセンティブ（CAGRへの影響：+0.9%）:
北米とEUで実施されており、長期的（4年以上）な影響が見込まれます。

成長抑制要因

1. GaN-Si熱ミスマッチによる信頼性懸念（CAGRへの影響：-1.8%）:
自動車および産業分野で顕著であり、中期的（2～4年）な影響が見込まれます。GaN層とシリコン基板間の熱膨張係数の54%の差は、急速な温度変化時に機械的ストレスを生じさせ、自動車用途で要求される15年の耐用年数達成に課題をもたらします。

2. SiCのコスト曲線が依然として高出力トラクションで有利（CAGRへの影響：-1.4%）:
自動車トラクションを中心にグローバルで影響があり、長期的（4年以上）な影響が見込まれます。

3. エピタキシー用Sc₂O₃ / AlNバッファ供給の不足（CAGRへの影響：-0.9%）:
高度な製造に影響を与え、短期的（2年以内）な影響が見込まれます。

4. 中国によるガリウム原料の輸出規制（CAGRへの影響：-1.1%）:
米国とEUで特に深刻であり、短期的（2年以内）な影響が見込まれます。中国が一次ガリウムの98%を生産しているため、2023年に課された輸出制限は世界的なサプライチェーンに影響を与え、価格が150%以上高騰しました。

# セグメント分析

* ウェハーサイズ別: 2024年には6インチフォーマットが37.8%の市場シェアを維持しましたが、8インチ基板は12.4%のCAGRで成長しています。これは、主流のシリコンファウンドリラインに適合し、ウェハーあたりのダイ数を2倍以上増やすことで、アンペアあたりのコストを大幅に削減できるためです。インフィニオンの12インチパイロットは、シリコンMOSFETのコスト構造との同等性への実行可能な道筋を示しています。
* デバイスタイプ別: ディスクリート高電子移動度トランジスタ（HEMT）は2024年の収益の35.2%を占めましたが、GaNスイッチと制御、保護、およびシリコンロジックを組み合わせたパワー集積回路は、13.0%のCAGRで成長しています。これにより、外部ドライバーボードが不要になり、設計サイクルが短縮され、部品表が削減されるため、ODMは新しい消費者向け充電器やオーディオアンプにターンキーGaN ICを採用する傾向があります。
* アプリケーション別: 通信および5Gインフラが2024年の売上高の27.9%を占めましたが、太陽光マイクロインバーターや広範な再生可能エネルギーシステムは、GaNの高周波動作により小型磁性部品が可能になり、変換効率が1～2ポイント向上するため、11.9%の最高CAGRを記録しています。
* エンドユーザー産業別: 相手先ブランド製造業者（OEM）は2024年の調達の67.8%を占めましたが、ティア1自動車サプライヤーは、車載充電器、DC-DCコンバーター、次世代EVの中心となるレーダーモジュールにGaNを組み込むことで、13.4%のCAGRを達成しています。自動車の認定はかつて採用を制限していましたが、初期の設計採用は信頼性の成熟を示しています。

# 地域分析

* 北米: 2024年の収益の36.5%を占めました。CHIPS法によるGlobalFoundries施設への15億米ドルの資金提供がGaNラインの拡大を後押ししています。防衛調達は、レーダーや電子戦用電子機器の安全な国内サプライチェーンを優先しています。
* 欧州: 厳格な家電および産業用モーターの効率性義務を活用してGaNの採用を拡大しています。ドイツのオートメーションクラスターは、工場でのエネルギーコスト削減のためにGaNに移行しており、英国は高密度5GカバレッジのためにGaN小型セル無線を優先しています。EU Chips Actは、地域ファウンドリに資本を割り当て、アジアからの基板出荷への依存を減らしています。
* アジア太平洋: 中国の生産能力拡大と日本の材料リーダーシップにより、12.7%の最速CAGRを示しています。中国の5カ年計画は、ワイドバンドギャップ半導体を戦略的柱として位置づけ、新しい8インチファブの建設と垂直GaNの研究開発プログラムを支援しています。日本は、高歩留まりGaNエピタキシーに不可欠な有機金属化学気相成長（MOCVD）反応炉と基板研磨装置を供給しています。

# 競争環境

GaN on Silicon技術市場は、大規模な資本基盤を活用する統合デバイスメーカーと、設計革新を推進する専門企業との間でバランスが取れています。Infineon、Texas Instruments、Nexperiaは、8インチラインの改修と12インチラインのテストにより、製造規模の競争をリードしています。Navitas、EPC、Transphormは、パワーICの統合に注力し、急速充電器やデータセンターブロックで設計採用を獲得しています。RenesasによるTransphormの3億3900万米ドルでの買収は、統合と主流市場での受け入れを示しています。

知的財産権の申請は、サプライヤーが1,200Vを超える電圧拡張を追求するにつれて、垂直GaNアーキテクチャに集中しています。ガリウム供給リスクは、欧米のプレイヤーに長期的な原料契約を確保する動機を与えています。市場の集中度は中程度であり、上位5社の累積収益は約55%ですが、専門企業がニッチ市場を開拓する余地も残されています。

# 最近の業界動向

* 2025年3月: Texas Instrumentsがデータセンター電源向けに98%を超える効率を持つGaNパワーステージと、6kWを超える初の48VホットスワップeFuseを発表しました。
* 2025年3月: NexperiaがLEDドライバーおよびPFCステージ向けに40Vから700Vまでの12種類のエンハンスメントモードGaN FETをリリースしました。
* 2025年2月: Navitas Semiconductorが2024会計年度の収益8330万米ドルを報告し、GaN売上高が前年比50%以上増加したことを発表しました。
* 2025年1月: Vermont GaN Tech Hubが、GaN人材育成とパイロット製造拡大のために2370万米ドルのEDA資金を確保しました。

このレポートは、GaN on Silicon（シリコン基板上窒化ガリウム）技術市場に関する詳細な分析を提供しています。

1. エグゼクティブサマリーと市場規模予測
GaN on Silicon技術市場は、2030年までに14億米ドルに達すると予測されており、年平均成長率（CAGR）は11.51%と見込まれています。特に8インチウェハーは、既存のシリコン製造施設を活用し、ダイ生産量を倍増できるため、12.4%のCAGRで最も急速に成長するセグメントとなっています。

2. 市場の推進要因
市場の成長を牽引する主な要因は以下の通りです。
* コスト削減: 8インチGaN-on-Siウェハーへの移行により、デバイスあたりのコストが削減されます。
* 需要の急増: 5G基地局および急速充電器からの需要が大幅に増加しています。GaNは従来のGaAsデバイスと比較して3～6倍高い電力密度を提供し、より小型で効率的な5G無線機を実現します。
* EVパワートレインのシフト: 電気自動車（EV）のオンボード充電器において、GaNへの移行が進んでいます。GaNは48Vサブシステムをサポートし、配線重量を最大40%削減し、変換効率を向上させることで車両の航続距離を延ばします。
* データセンターPSUの移行: 3kWを超えるGaNアーキテクチャへのデータセンター電源ユニット（PSU）の移行が進んでいます。
* 家電効率規制: IECの家電効率規制が、GaNスイッチング電源（SMPS）の採用を後押ししています。
* 国家的な供給インセンティブ: 米国およびEUにおけるガリウム供給に関する国家的なインセンティブも市場を支援しています。

3. 市場の阻害要因
一方で、市場にはいくつかの課題も存在します。
* 信頼性の懸念: GaN層とシリコン基板間の熱膨張ミスマッチによる機械的ストレスが、デバイスの長期的な信頼性を低下させる可能性があります。
* SiCとの競合: 高出力トラクション用途では、依然としてSiC（炭化ケイ素）がコスト面で有利な場合があります。
* バッファ材料の供給不足: 高度なエピタキシャル成長に必要なSc2O3やAlNバッファ材料の供給が不足しています。
* ガリウムの輸出規制: 中国が世界のガリウム供給の98%を占めており、その輸出規制は原材料価格の高騰や調達リスクを引き起こし、欧米諸国での供給源多様化の動きを促しています。

4. 市場セグメンテーション
本レポートでは、市場を以下の主要なセグメントに分けて分析しています。
* ウェハーサイズ別: 2インチ、4インチ、6インチ、8インチ、12インチ。
* デバイスタイプ別: ディスクリートパワートランジスタ（HEMT）、集積回路（パワーIC）、パワーモジュール、RFフロントエンドモジュールなど。
* アプリケーション別: 家庭用電化製品および急速充電器、通信および5G基地局、再生可能エネルギーおよび太陽光マイクロインバーター、自動車およびモビリティ、産業用モータードライブおよびUPS、防衛および航空宇宙RFなど。
* エンドユーザー産業別: OEM、ODM/EMS、Tier-1自動車サプライヤー、電力変換スペシャリストなど。
* 地域別: 北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、南米、中東およびアフリカ。

5. 競争環境
競争環境の分析では、市場集中度、戦略的動向、市場シェア分析が含まれており、Infineon Technologies AG、Navitas Semiconductor Limited、GaN Systems Inc.、Efficient Power Conversion Corp.、Texas Instruments Incorporated、STMicroelectronics International N.V.など、主要な企業のプロファイルが詳細に記述されています。これには、各企業のグローバルおよび市場レベルの概要、主要セグメント、財務情報（入手可能な場合）、戦略的情報、市場ランク/シェア、製品とサービス、および最近の動向が含まれます。

6. 市場機会と将来展望
レポートでは、市場における未開拓の領域や満たされていないニーズの評価を通じて、将来の機会についても考察しています。

1. はじめに

• 1.1 調査の前提条件と市場の定義

• 1.2 調査範囲

2. 調査方法

3. エグゼクティブサマリー

4. 市場概況

• 4.1 市場概要

• 4.2 市場促進要因
  • 4.2.1 8インチGaN-on-Siウェハーへの移行がデバイスあたりのコストを削減

  • 4.2.2 5G基地局および急速充電器からの需要急増

  • 4.2.3 車載充電器向けEVパワートレインのGaNへの移行

  • 4.2.4 データセンターPSUの3kWを超えるGaNアーキテクチャへの移行

  • 4.2.5 IEC家電効率規則がGaN SMPSの採用を推進

  • 4.2.6 米国およびEUにおける国家ガリウム供給インセンティブ

• 4.3 市場の阻害要因
  • 4.3.1 GaN-Si熱ミスマッチによる信頼性の懸念

  • 4.3.2 高出力トラクションではSiCのコスト曲線が依然としてSiCに有利

  • 4.3.3 高度なエピタキシー向けSc2O3 / AlNバッファ供給の不足

  • 4.3.4 中国のガリウム原料輸出規制

• 4.4 バリューチェーン分析

• 4.5 技術的展望

• 4.6 ポーターの5つの力分析
  • 4.6.1 新規参入の脅威

  • 4.6.2 サプライヤーの交渉力

  • 4.6.3 買い手の交渉力

  • 4.6.4 代替品の脅威

  • 4.6.5 競争上の対抗関係

5. 市場規模と成長予測（金額）

• 5.1 ウェーハサイズ別
  • 5.1.1 2インチ

  • 5.1.2 4インチ

  • 5.1.3 6インチ

  • 5.1.4 8インチ

  • 5.1.5 12インチ

• 5.2 デバイスタイプ別
  • 5.2.1 ディスクリートパワートランジスタ (HEMT)

  • 5.2.2 集積回路 (パワーIC)

  • 5.2.3 パワーモジュール

  • 5.2.4 RFフロントエンドモジュール

  • 5.2.5 その他のデバイスタイプ

• 5.3 用途別
  • 5.3.1 家庭用電化製品および急速充電器

  • 5.3.2 通信および5G基地局

  • 5.3.3 再生可能エネルギーおよびソーラーマイクロインバーター

  • 5.3.4 自動車およびモビリティ

  • 5.3.5 産業用モータードライブおよびUPS

  • 5.3.6 防衛および航空宇宙RF

  • 5.3.7 その他の用途

• 5.4 エンドユーザー産業別
  • 5.4.1 OEM

  • 5.4.2 ODM / EMS

  • 5.4.3 ティア1自動車サプライヤー

  • 5.4.4 電力変換スペシャリスト

• 5.5 地域別
  • 5.5.1 北米

  • 5.5.1.1 米国

  • 5.5.1.2 カナダ

  • 5.5.1.3 メキシコ

  • 5.5.2 ヨーロッパ

  • 5.5.2.1 ドイツ

  • 5.5.2.2 イギリス

  • 5.5.2.3 フランス

  • 5.5.2.4 イタリア

  • 5.5.2.5 スペイン

  • 5.5.2.6 その他のヨーロッパ

  • 5.5.3 アジア太平洋

  • 5.5.3.1 中国

  • 5.5.3.2 日本

  • 5.5.3.3 インド

  • 5.5.3.4 韓国

  • 5.5.3.5 オーストラリア

  • 5.5.3.6 その他のアジア太平洋

  • 5.5.4 南米

  • 5.5.4.1 ブラジル

  • 5.5.4.2 アルゼンチン

  • 5.5.4.3 その他の南米

  • 5.5.5 中東およびアフリカ

  • 5.5.5.1 中東

  • 5.5.5.1.1 サウジアラビア

  • 5.5.5.1.2 アラブ首長国連邦

  • 5.5.5.1.3 その他の中東

  • 5.5.5.2 アフリカ

  • 5.5.5.2.1 南アフリカ

  • 5.5.5.2.2 エジプト

  • 5.5.5.2.3 その他のアフリカ

6. 競合状況

• 6.1 市場集中度

• 6.2 戦略的動き

• 6.3 市場シェア分析

• 6.4 企業プロファイル（グローバルレベルの概要、市場レベルの概要、主要セグメント、利用可能な財務情報、戦略的情報、主要企業の市場ランク/シェア、製品とサービス、および最近の動向を含む）
  • 6.4.1 Infineon Technologies AG

  • 6.4.2 Navitas Semiconductor Limited

  • 6.4.3 GaN Systems Inc.

  • 6.4.4 Efficient Power Conversion Corp.

  • 6.4.5 Semiconductor Components Industries, LLC

  • 6.4.6 Texas Instruments Incorporated

  • 6.4.7 STMicroelectronics International N.V.

  • 6.4.8 NXP Semiconductors N.V

  • 6.4.9 MACOM Technologies Solutions Holdings, Inc.

  • 6.4.10 Panasonic Holdings Corp.

  • 6.4.11 Toshiba Corporation

  • 6.4.12 Transphorm Inc.

  • 6.4.13 Wolfspeed Inc.

  • 6.4.14 Power Integrations, Inc.

  • 6.4.15 Renesas Electronics Corporation

  • 6.4.16 Qualcomm Inc.

  • 6.4.17 Samsung Electronics Co., Ltd.

  • 6.4.18 ROHM Co., Ltd.

  • 6.4.19 Qorvo Inc.

  • 6.4.20 Sumitomo Electric Industries, Ltd.

  • 6.4.21 Microchip Technology Incorporated

  • 6.4.22 Chicony Power Technology Co., Ltd.

  • 6.4.23 Dialog Semiconductor PLC

7. 市場機会と将来展望