市場調査レポート

RF GaN (Radio-Frequency Gallium Nitride) 市場規模と展望 2025-2033年

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**RF GaN (Radio-Frequency Gallium Nitride)市場の詳細な概要**

**市場概要**

世界のRF GaN (Radio-Frequency Gallium Nitride)市場は、2024年に16.8億米ドルの規模に達し、2025年には20.0億米ドルに成長すると予測されています。その後、2025年から2033年までの予測期間において、年平均成長率(CAGR)19.3%という顕著な伸びを示し、2033年には82.2億米ドルに達すると見込まれています。GaNトランジスタは、その優れた周波数特性により、無線アプリケーションへの導入が急速に進んでいます。データ伝送速度の継続的な上昇に対応し、生産性を向上させ、帯域幅を拡大するために、RF GaNはワイヤレスインフラストウェアにとって不可欠な技術となっています。

特に、5G技術の普及とワイヤレス通信の継続的な改善は、RF GaN市場に大きな影響を与えると予想されています。GaNパワートランジスタの採用が拡大していることは、通信事業者にとって有利に作用するでしょう。また、GaN技術への大規模な投資の増加により、RF GaN市場は様々な産業で著しい成長を遂げています。窒化ガリウム(GaN)技術の絶え間ない進歩は、レーダー、フェーズドアレイ、ケーブルテレビ(CATV)向け基地局トランシーバー、防衛通信といったより高度なアプリケーションにおいて、より高周波での動作を可能にしています。

電気通信産業は、世界的なデジタル化の主要な推進力であると同時に、市場環境の大規模な変化を経験している産業として、デジタル変革技術の重要な採用者と見なされています。電気通信産業による相互運用性と技術への投資は、世界の経済における資本フローと情報のパラダイムシフトを強化し、同時に、様々な産業における全く新しいビジネスモデルの出現のための基礎を築いています。RF GaN技術は、より高周波のデータ帯域幅接続を提供する能力により、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となっています。これらのデバイスは、他の周波数帯からの干渉を防ぐことで、デバイスが必要な帯域で最大周波数を生成することを保証します。RF GaNパワーデバイスは、ユーザーが高品質のメディアコンテンツ(音楽や写真など)をアップロードおよびダウンロードし、オンラインゲームをプレイし、オンラインTV番組を最大周波数帯で視聴することを可能にし、これにより現在のモバイルデバイスの利用が増加すると予想されます。したがって、電気通信産業からの強い需要が市場の成長を牽引しています。

**市場成長要因**

RF GaN市場の成長を牽引する主要な要因は多岐にわたります。

1. **5G技術の採用拡大とワイヤレス通信の改善:** 5Gネットワークは、より新しく、より高い周波数帯域で動作するため、RFデバイスには新しい基盤技術と性能基準が求められます。この第5世代移動通信ネットワークは、4G機器と比較して低遅延と低バッテリー消費を目指しており、IoTの実装をはるかに改善します。AT&Tなどの複数の通信大手が5Gネットワークと高速サービスへの移行を進める中、RFパワーアンプ製品は新たな強力な収益源となっています。様々なRFパワーアンプメーカーはすでに5G互換RFソリューションの生産を開始しており、これらが5Gネットワークの成長を強力に後押しするでしょう。RF GaN技術は、より高周波のデータ帯域幅接続を提供できるため、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となっています。これらのデバイスは、他の周波数帯からの干渉を防ぎ、デバイスが必要な帯域で最大周波数を生成することを確実にします。これにより、ユーザーは高品質の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、オンラインTV番組の視聴などを最大周波数帯で楽しむことが可能となり、現在のモバイルデバイスの利用がさらに拡大すると期待されます。

2. **防衛予算の継続的な増加と先進技術製品への需要:** 先進国および発展途上国双方における防衛予算の継続的な増加と、国内外の軍隊の兵器庫における技術的に高度な製品への需要は、世界のRF GaN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(SIPRI)によると、世界の軍事費は2016年の1兆7850億ドル、2017年の1兆8070億ドル、2018年の1兆8550億ドルに対し、2019年には1兆9220億ドルに達しました。さらに、フェーズドアレイシステムやその他の複雑なアプリケーションにおける技術進歩がこれらのコンポーネントに大きく依存しているため、軍事用のRFおよびマイクロ波製品は成長を遂げると予想され、これにより製品需要が促進されます。GaNの採用は過去数年間で著しく進展しており、レーダー、衛星通信、対IEDジャマーなど、複数の軍事アプリケーションで数千ものデバイスが開発・実装されています。高周波、広帯域幅、高出力機能と高温動作の組み合わせにより、GaNデバイスは軍事アプリケーションに自然に適合するようになりました。これらは戦略的な軍事資材となっています。

3. **窒化ガリウム(GaN)技術の継続的な進歩:** GaNを活用して紫色、青色、緑色、白色の発光ダイオードを開発するための様々な技術進歩がなされており、これは材料品質の向上にも貢献しました。これにより、レーダー技術における利用も増加しています。これらの要因はすべて、関連セグメントの成長を推進しています。

4. **高い出力動作と小型フォームファクタでの効率向上:** 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で、より高い出力動作と強化された効率を提供し、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普及しており、RF性能と技術の改善を推進しています。

**市場抑制要因**

RF GaN市場の成長を阻害するいくつかの課題も存在します。

1. **製造上の課題:** GaN固有の材料上の利点は、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を伴います。

2. **技術的課題:** その他にも、これらのデバイスの採用を増やすために解決する必要があるチャージトラッピングや電流崩壊といった問題があります。RF GaNベースのデバイス(性能と歩留まり)には著しい改善が見られましたが、窒化ガリウム・オン・シリコンカーバイド(GaN-on-SiC)が主流アプリケーション(ワイヤレス通信基地局やCATVなど)に参入するのを妨げるいくつかの障壁が依然として存在します。3.5GHz以下のアプリケーションでは、これらのGaN-on-SiCはSi-LDMOSと比較して費用対効果が十分に高くないため、市場浸透率が低くなっています。

3. **デバイス特性評価の複雑さ:** コスト以外にも、RF GaNにはいくつかの問題があります。このGaNデバイスの特性評価は、設計者が予測可能なトランジスタモデルを得るために不可欠であり、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/高直線性パワーアンプに必要なインピーダンス整合およびバイアス回路を開発することができます。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**

RF GaN市場には、成長をさらに加速させる大きな機会が潜在しています。

1. **5G導入による転換点:** 5Gの採用は、RF GaN市場にとって大きな転換点と広く見なされています。5Gネットワークは、より新しく、より高い周波数帯域で動作するため、RFデバイスには新しい基盤技術と性能基準が求められます。第5世代移動通信ネットワークは、4G機器と比較して低遅延と低バッテリー消費を主な目標としており、IoTの導入をはるかに改善します。複数の通信大手が5Gネットワーク(AT&Tなど)と高速サービスへの移行を進める中、RFパワーアンプ製品は新たな強力な収益源を獲得しています。様々なRFパワーアンプメーカーはすでに5G互換RFソリューションの生産を開始しており、これらが5Gネットワークの成長を強力に後押しするでしょう。

2. **防衛装備の近代化:** レーダーおよび通信技術は、防衛および商業アプリケーションにとって非常に重要です。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で、より高い出力動作と強化された効率を提供し、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。防衛装備の近代化は、高出力半導体デバイスの必要性を高めています。また、高出力アプリケーションへの需要の高まりは、防衛分野における高周波の必要性を増加させています。これにより、RF GaN市場にはいくつかの成長機会が提供されます。防衛アプリケーションでは、古い真空管設計をより高周波の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。特に、部隊を保護するための陸上RFジャマーのECM(電磁的対抗措置)機能を提供するレーダーおよび電子戦システム用デバイスの基盤としてGaNの使用が増加していることも、RFパワー市場の需要を牽引しています。軍事分野では、RF GaNは軍事レーダーおよびEWシステム設計において、横方向拡散MOSFET(LDMOS)コンポーネントの代替または置換として使用されています。これは予測期間中に市場拡大を加速させると予想されます。

**セグメント分析**

RF GaN市場は、地理、アプリケーション、材料タイプに基づいて詳細に分析されています。

**1. 地域別分析:**

* **アジア太平洋地域:** この地域はRF GaN市場を支配しており、予測期間中に19.3%のCAGRを記録すると推定されています。中国、日本、台湾、韓国は、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。軍事アプリケーションでは、航空機搭載レーダーにおけるT/Rシステムの増加により、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、防衛分野がGaN市場の主要な牽引役であり続けることを保証しています。ストックホルム国際平和研究所(SIPRI)によると、中国とインドは2019年に世界で2番目と3番目に大きな軍事費支出国でした。中国の軍事費は2019年に2,610億ドルに達し、2018年から5.1%増加しました。一方、インドの支出は6.8%増加し、711億ドルに達しました。このような事例は、この地域の市場成長を後押しする可能性が高いです。

* **北米:** 北米は2番目に大きな地域であり、予測期間中に18%のCAGRを記録し、2030年までに4億5,000万ドルの推定値に達すると見込まれています。北米の半導体製造業者、設計者、研究者は、新技術を最初に採用する人々の中にいます。北米におけるRF GaN市場の発展は、通信、航空宇宙・防衛、家電などのエンドユーザー部門の成長と強く相関しています。政府の戦略も市場拡大を後押しする可能性が高いです。例えば、米国政府は2020年11月に、最先端(SOTA)ヘテロジニアス集積パッケージング(SHIP)RF製造およびプロトタイピングセンターを建設するためにQorvoを選定しました。SHIPプログラムは、次世代RFコンポーネントの設計、検証、組み立て、テスト、製造を必要とする米国の防衛請負業者および商業顧客が、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にアクセスできることを保証します。

* **欧州:** 欧州は3番目に大きな地域です。欧州地域には、世界的に重要な技術ハブがいくつかあり、現代技術の重要な推進力および採用者です。この地域は、様々な分野で現代技術と半導体の使用が増加しているため、市場が拡大しています。この地域のRF GaN技術には多額の資金が投入されています。例えば、Cambridge GaN Devices(CGD)は2020年6月に、インテリジェントGaNパワーモジュールの開発を目的とした1,030万ユーロのイニシアチブを発表しました。これはPentaイニシアチブの一部であり、インフィニオンが英国、ドイツ、オランダの学術機関やビジネス機関とともにパートナーとなっています。Pentaプロジェクトは、CGDに最先端のパワーエレクトロニクス企業と協力する素晴らしい機会を提供するでしょう。このような出来事やこの地域での継続的な活動が市場の拡大を推進しています。

**2. アプリケーション別分析:**

* **軍事分野:** このセグメントはRF GaN市場を支配しており、予測期間中に22.7%のCAGRを記録すると推定されています。防衛装備の近代化は、高出力半導体デバイスの必要性を高めています。また、高出力アプリケーションへの需要の増加は、防衛分野における高周波の必要性を増加させています。これにより、市場にはいくつかの成長機会が提供されます。防衛アプリケーションでは、古い真空管設計をより高周波の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、レーダーおよび電子戦システムにECM(電磁的対抗措置)機能、特に部隊を保護するための陸上RFジャマー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によっても牽引されています。軍事分野では、RF GaNは軍事レーダーおよびEWシステム設計において、横方向拡散MOSFET(LDMOS)コンポーネントの代替または置換として使用されています。これは予測期間中に市場拡大を加速させると予想されます。

* **電気通信インフラ(バックホール、RRH、Massive MIMO、スモールセル):** このセグメントは2番目に大きな市場シェアを占めています。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、異なるエンドユーザー分野全体で接続性を強化すると期待されています。市場シェア増加の主な要因は、モバイル加入者の増加、オンラインビデオコンテンツストリーミング、5Gインフラの強化、および5Gを利用した様々なIoTアプリケーションです。5Gは、複数のシナリオで様々なサービスと関連するサービス要件をサポートすると期待されています。5Gの登場により、必要なRFソリューションの密度が指数関数的に増加しました。これにより、エネルギー消費の削減が不可欠となります。GaNパワートランジスタは、5G向け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、強力な直線性とその低メモリ効果を保証するために、半導体における電子捕獲を増加させるようにGaN技術を改善しました。同様の投資と拡大が、RF GaN市場の成長を加速させると期待されています。世界の5Gモバイル加入者数は2019年に42万人でしたが、2022年までに4億人に達すると予想されています。世界的な5G技術の展開が大幅に成長するにつれて、RF GaN技術の需要も増加すると予想されます。

* その他のアプリケーションには、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エネルギーなどが含まれます。

**3. 材料タイプ別分析:**

* **GaN-on-Si:** このセグメントはRF GaN市場を支配しており、予測期間中に17.6%のCAGRを記録すると推定されています。GaN-on-Siデバイスの主要なアプリケーションには、基地局および電気通信、防衛および航空宇宙、衛星通信などが含まれます。また、これらのデバイスはLEDおよびパワーエレクトロニクスにも広く実装されています。伝統的に、基地局は横方向拡散金属酸化物半導体(LDMOS)(プレーナー二重拡散MOSFET技術)ベースのRFパワーアンプ(PA)デバイスを使用してきました。しかし、過去数年間で、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収益の大きなシェアを占めていますが、5Gの展開が高周波になるにつれて、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ウェーハ直径内のGaN-on-Siはすでに様々な最終用途アプリケーションに展開されていますが、200mm直径のGaN-on-Siウェーハは、製造分野の主要企業によって開発が進められています。このような主要なトレンドは、予測期間中に市場の着実な成長を牽引すると期待されています。

* GaN-on-SiC、およびその他の材料タイプ(GaN-on-GaN、GaN-on-Diamond)も市場に存在し、特定のニッチなアプリケーションや高性能要件に対応しています。

**結論**

RF GaN市場は、5Gの急速な普及、防衛分野からの堅調な需要、およびGaN技術自体の継続的な進歩に支えられ、今後も力強い成長が予測されます。製造コストや技術的な課題は存在するものの、これらを克服するための研究開発投資が活発に行われており、RF GaNが次世代のワイヤレス通信および防衛システムにおいて不可欠な役割を果たすことは間違いありません。特にアジア太平洋地域が市場を牽引し、北米、欧州も革新的な技術導入と政府の支援により成長を続けるでしょう。アプリケーション別では軍事と電気通信インフラが主要な成長ドライバーとなり、材料タイプではGaN-on-Siが今後も市場をリードしていくと見られます。


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Report Coverage & Structure

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          • 材料タイプ別
            • 概要
            • 材料タイプ別(金額)
            • GaN-on-Si
              • 金額別
            • GaN-on-SiC
              • 金額別
            • その他の材料タイプ(GaN-on-GaN、GaN-on-Diamond)
              • 金額別
        • メキシコ
        • アルゼンチン
        • チリ
        • コロンビア
        • その他のLATAM
      • 競合環境
        • RF GaN (高周波窒化ガリウム) 市場におけるプレーヤー別シェア
        • M&A契約と提携分析
      • 市場プレーヤー評価
        • RFHIC Corporation
          • 概要
          • 事業情報
          • 収益
          • ASP
          • SWOT分析
          • 最近の動向
        • Aethercomm Inc.
        • Wolfspeed Inc. (Cree Inc.)
        • Integra Technologies Inc.
        • 三菱電機株式会社
        • NXPセミコンダクターズN.V.
        • Qorvo Inc.
        • Analog Devices Inc.
        • Microsemi Corporation (Microchip Technology Incorporated)
        • 住友電工デバイス・イノベーション株式会社
        • STマイクロエレクトロニクスN.V.
        • HRL Laboratories
        • MACOM Technology Solutions Holdings Inc.
        • Raytheon Technologies
        • Mercury Systems Inc.
      • 調査方法
        • 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
          • 一次情報源の内訳
        • 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
        • 調査の仮定
          • 仮定
        • 制限事項
        • リスク評価
      • 付録
        • 議論ガイド
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グローバル市場調査レポート販売と委託調査

[参考情報]
RF GaN(高周波窒化ガリウム)とは、高周波領域で使用される窒化ガリウムをベースとした半導体デバイスおよびその関連技術全般を指す言葉でございます。窒化ガリウムは、シリコンやガリウムヒ素といった従来の半導体材料と比較して、より広いバンドギャップ、高い電子移動度、高い絶縁破壊電界強度、そして優れた熱伝導性といった特性を持つワイドバンドギャップ半導体の一種でございます。これらの優れた物性により、RF GaNデバイスは、高周波かつ高出力の環境下においても、高い電力効率と信頼性を実現することが可能となります。特に、高電子移動度トランジスタ(HEMT)と呼ばれる構造がRF GaNデバイスの主流であり、このHEMT構造が、高速かつ高出力の信号処理を可能にする鍵となっております。GaNは、その耐電圧の高さから、小型化しながらも高い出力を得られるという大きな利点を持っております。

RF GaNデバイスの種類は、主にその製造に用いられる基板の種類によって分類されます。現在最も広く普及しているのは、炭化ケイ素(SiC)基板上にGaN層をエピタキシャル成長させたSiC-on-GaNデバイスでございます。SiC基板はGaNとの格子定数整合性が比較的良好であり、さらにGaNと同様に熱伝導性に優れるため、高出力動作時の発熱を効率的に処理できるという大きなメリットがございます。次に、低コスト化と大口径化を目指して開発が進められているのが、シリコン(Si)基板上にGaN層を成長させたSi-on-GaNデバイスでございます。Si基板はSiC基板に比べて熱伝導性が劣るものの、製造コストを抑えられ、既存のSi製造ラインを活用しやすいという利点がございます。さらに、究極の性能を追求する研究開発段階にあるのが、GaN自立基板上にGaN層を成長させたGaN-on-GaNデバイスでございます。これは欠陥密度を極限まで低減し、より高い性能を引き出す可能性を秘めておりますが、GaN自立基板の製造が非常に困難で高価であるため、実用化にはまだ時間を要すると考えられております。

RF GaNデバイスは、その優れた性能から多岐にわたる分野で活用が進められております。最も主要な用途の一つが、5Gや将来の6G移動通信システムの基地局でございます。GaNは高い電力密度と効率を提供するため、基地局の消費電力を削減し、小型化に貢献いたします。また、衛星通信システムやレーダーシステムにおいても、高出力かつ広帯域な信号処理が可能なGaNパワーアンプが不可欠となっております。特に、防衛分野における電子戦システムやフェーズドアレイレーダーでは、GaNデバイスの高速応答性と高信頼性が重要な役割を果たしております。さらに、自動車分野においても、LiDAR(光による距離測定)システムや自動運転センサーの高性能化に向けた応用が期待されており、将来的には車載レーダーなどへの採用も視野に入れられております。これらの用途において、RF GaNは従来の半導体では実現困難であったレベルの性能向上をもたらしております。

RF GaN技術の発展には、様々な関連技術の進歩が不可欠でございます。まず、GaNエピタキシャル層の高品質な成長技術が挙げられます。これは、有機金属気相成長法(MOCVD)や分子線エピタキシー(MBE)といった手法を用いて行われ、デバイス性能を左右する重要なプロセスでございます。また、デバイス製造においては、微細なパターンを形成するリソグラフィ技術、不要な材料を除去するエッチング技術、そして電極を形成するメタライゼーション技術などが高精度に求められます。さらに、RF GaNデバイスの性能を最大限に引き出し、信頼性を確保するためには、高度なパッケージング技術が不可欠でございます。高出力動作時に発生する熱を効率的に外部へ放散させるためのフリップチップ実装や銅製ヒートスプレッダ、そして外部環境からデバイスを保護するハーメチックシール技術などが重要となります。回路設計の面では、複数のRF GaNトランジスタや受動部品を一つのチップ上に集積するMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)技術が、小型化と高性能化に貢献いたします。これらの技術は互いに密接に関連し、RF GaNのさらなる進化を支えているのでございます。