Dimensioni del mercato dei dispositivi a semiconduttore GaN: per tipo, componente, intervallo di tensione, analisi del settore di utilizzo finale, quota, previsioni di crescita, 2025-2034

Semiconduttore GaN Dimensione del mercato del dispositivo

Il mercato globale dei dispositivi semiconduttori GaN è stato valutato a 22,6 miliardi di USD nel 2024 e si stima che crescerà a un CAGR del 6,8% per raggiungere 43,4 miliardi di USD entro il 2034. La crescita del mercato è attribuita a fattori come la crescente adozione di GaN nell'elettronica di consumo e la crescente integrazione nell'industria automobilistica.

L'adozione crescente di GaN nell'elettronica di consumo è uno dei fattori principali che guidano la domanda di dispositivi semiconduttori GaN in tutto il mondo. I dispositivi semiconduttori GaN elevano le prestazioni e l'utilità dei dispositivi elettronici di consumo riducendo le dimensioni e i costi di sistema, aumentando l'efficienza energetica e consentendo disegni più piccoli. Ad esempio, i mini-caricatori GaN e gli adattatori di alimentazione GaN ultra-sottili per la ricarica rapida e la super-portabilità sono diventati un requisito di consumo per i dispositivi che vanno da telefoni e tablet a computer portatili e sistemi di gioco. La progettazione, l'utilità e l'efficienza energetica si sono evolute dalle offerte premium alle esigenze quotidiane.

Ad esempio, nel novembre 2023, GaN Systems, leader globale nei semiconduttori di potenza GaN (gallium nitride) ha prodotto le ultime scoperte di GaN per progetti di potenza sostenibili e convenienti al 2023 China Power Electronics and Energy Conversion Congress e alla 26th China Power Supply Society Annual Conference & Exhibition (CPEEC & CPSSC 2023).

L'industria automobilistica sfrutta anche i semiconduttori GaN per diverse applicazioni. I dispositivi di alimentazione basati su GaN forniscono diversi vantaggi come la densità di potenza maggiore, la velocità di commutazione più rapida e una migliore gestione termica. Queste caratteristiche sono cruciali per i veicoli elettrici e ibridi, dove la conversione di potenza efficiente e il controllo termico sono essenziali per ottimizzare le prestazioni e estendere la gamma di guida.

Ad esempio, il crescente focus sui progressi tecnologici ha spinto l'adozione di Gallium Nitride (GaN) nei sistemi di trazione EV, rimodellare significativamente il design degli inverter per architetture a batteria da 400V e 800V. Le caratteristiche di prestazioni superiori di GaN evidenziano la sua crescente importanza nel migliorare l’efficienza e la densità di potenza. Mentre l'industria si muove verso piattaforme di tensione superiore, l'adozione di inverter di trazione basati su GaN dovrebbe svolgere un ruolo essenziale nella guida della prossima generazione di innovazione del veicolo elettrico.

Semiconduttore GaN Mercato dei dispositivi Tendenze

• Una delle tendenze chiave nel settore dei dispositivi semiconduttori GaN è l'impatto sui sistemi RF (Radio Frequency). I semiconduttori GaN influenzano significativamente i sistemi RF (Radio Frequency). L'elevata velocità di mobilità e saturazione degli elettroni di GaN consente lo sviluppo di amplificatori ad alta frequenza e ad alta potenza per sistemi di comunicazione wireless, sistemi radar e comunicazione satellitare. I dispositivi RF GaN offrono una migliore linearità, una maggiore potenza di uscita e una maggiore efficienza, consentendo la trasmissione di segnali su distanze più lunghe e a velocità di dati più elevate.
• I dispositivi semiconduttori GaN sono ideali per applicazioni di risparmio energetico e miniaturizzazione grazie alle loro capacità di commutazione ad alta velocità. Ad esempio, i driver di cancello ROHM per GaN sono stati progettati per massimizzare le prestazioni di commutazione ad alta velocità di questi dispositivi implementando un breve ritardo di propagazione e una stretta larghezza di impulso e per semplificare il design.
• L'adozione di dispositivi semiconduttori GaN per dispositivi elettronici ad alta potenza è un'altra tendenza importante a sostenere la crescita del mercato dei dispositivi semiconduttori GaN. Anche i dispositivi semiconduttori GaN si sono recentemente avventurati nel regno di caricatori veloci ad alta potenza progettati per smartphone premium. L'anticipazione è che questo robusto mercato dei consumatori, caratterizzato da una forte domanda, sarà la forza trainante primaria dietro la crescita del mercato nei prossimi due anni.

Analisi del mercato dei semiconduttori GaN

Sulla base del tipo, il mercato è segmentato in opto-semiconduttori, semiconduttori RF, semiconduttori di potenza.

• Il mercato dei semiconduttori di potenza rappresentava 9,4 miliardi di dollari nel 2024. I dispositivi semiconduttori GaN come il silicio per l'elettronica di potenza possono essere applicati in diverse industrie, dai caricatori di consumo e dagli alimentatori, dai veicoli elettrici e dalla gestione della potenza del data center ai radar militari e ai sistemi aerospaziali, consentendo una maggiore efficienza, fattori di forma più piccoli e funzionalità migliorate rispetto alle sue controparti in silicio.
• Il mercato dei semiconduttori ha rappresentato 7,5 miliardi di dollari nel 2023. I semiconduttori Gallium Nitride (GaN) sono parte integrante dei dispositivi optoelettronici, soprattutto nello sviluppo di diodi a emissione luminosa ad alta efficienza (LED) e diodi laser. Il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha pioniere la fabbricazione di LED nanofili GaN, che sono utilizzati in interconnessioni ottiche on-chip e punte della sonda di scansione multifunzionale. Questi progressi sfruttano la resistenza meccanica superiore di GaN e le proprietà di bandgap diretto, migliorando le prestazioni in applicazioni come le comunicazioni ottiche e immagini ad alta risoluzione.

Sulla base dei componenti, il mercato è diviso in transistor, diodo, rettificatore, IC di potenza e altri. I transistor GaN consentono l'amplificazione di potenza ad alta efficienza a frequenze a microonde e supportano i progressi del dispositivo THz. Il segmento rettificatore beneficia di una rettifica attiva per perdite di conduzione ridotte.

• Il mercato transistor ha rappresentato il 36,3% del mercato globale dei dispositivi semiconduttori GaN nel 2024. I transistor GaN sono adatti per servire come amplificatori di potenza a frequenze a microonde a causa della loro capacità di funzionare a temperature significativamente più elevate e operare a tensioni elevate oltre a contenere attributi benefici per lo sviluppo di dispositivi THz (terahertz).
• Il mercato rettificatore ha rappresentato il 12,4% del mercato globale dei dispositivi semiconduttori GaN nel 2024. La rettificazione attiva o sincrona è ampiamente utilizzata nei moderni alimentatori per migliorare l'efficienza, eliminando la tensione di rotazione dei diodi rettificatori, riducendo così le perdite di conduzione. Ad esempio, i diodi di rettificatori attivi basati su GaN sono stati dimostrati in applicazioni di rettifica a mezza onda (110/230 VAC, 50/60 Hz) con una capacità di corrente in avanti fino a 6 A. Un'implementazione single-device diodi retifier attivi GaN a bassa perdita offre una soluzione più conveniente rispetto alle alternative multichip o pacchetto-integrate che supportano la crescita del mercato durante il periodo di previsione.

Sulla base della gamma di tensione, il mercato dei dispositivi semiconduttori GaN è segmentato in meno di 100 V, 100-500 V, più di 500 V. Il rapido spostamento verso il miglioramento dell'efficienza e il miglioramento dei livelli di potenza sono fattori importanti che contribuiscono alla crescita del mercato.

• Il mercato dei dispositivi semiconduttori a meno di 100V GaN ha dominato la contabilità di mercato per 9,8 miliardi di dollari nel 2024. Le applicazioni per 100V (e meno) GaN FETs sono numerose dalla riduzione della distorsione negli amplificatori Class-D per migliorare l'efficienza in rettificatori sincrono e motori. I FET GaN 100V sono popolari anche nelle applicazioni automobilistiche e server 48V, nonché nell'illuminazione USB-C, lidar e LED.
• Il mercato dei dispositivi semiconduttori a più di 500 V GaN rappresentava 5,1 miliardi di dollari nel 2023. GaN-on- Si ha una vasta gamma di applicazioni future, estendendo le attuali capacità HEMT con livelli di potenza migliorati sopra 1kW (1000V). Questa tecnologia aiuta i designer ad aumentare le tensioni operative e spingendo la risposta di frequenza oltre la banda Ka nello spazio E-band, W-band e terahertz.

Sulla base dell'industria end-use, il mercato dei dispositivi semiconduttori GaN è segmentato in aerospaziale & difesa, automotive, elettronica di consumo, energia & energia, sanità, industriale, IT & telecomunicazioni, e altri.

• Il segmento aerospaziale e difesa crescerà ad un CAGR dell'8% durante il periodo previsto. Ad esempio, i dispositivi GaN FET e IC sono più piccoli, più bassi, più efficienti, più affidabili e più bassi dei dispositivi in silicio di invecchiamento. Ciò consente architetture completamente nuove per la trasmissione di energia satellitare e dati, robotica, droni e sistemi di alimentazione aeronautica. I sistemi spaziali includono programmi spaziali, autobus satellitari, esplorazione spaziale e fornitori di servizi.
• Il segmento automobilistico crescerà a CAGR dell'8,6% durante il periodo di previsione. GaN consente sistemi di potenza di costo più piccoli, più efficienti e inferiori. Per l'industria automobilistica, questo significa batterie più piccole, più leggere, migliori prestazioni di ricarica e una maggiore gamma per i veicoli. Inoltre, GaN avanza funzionalità nelle applicazioni di potenza autonoma e wireless del veicolo.

• Nel 2024, il mercato dei dispositivi semiconduttori U.S. GaN rappresentava 5,3 miliardi di dollari. La leadership degli Stati Uniti nelle tecnologie basate su GaN è importante per garantire vantaggi tecnologici, commerciali e di sicurezza nazionale. L'industria della difesa degli Stati Uniti si basa già fortemente sulla tecnologia semiconduttore GaN per sistemi radar avanzati e altre applicazioni. GaN è anche utilizzato in 5G e la prossima infrastruttura wireless 6G grazie alle sue capacità di prestazioni ad alta frequenza.
• Il mercato dei dispositivi semiconduttori della Germania GaN dovrebbe raggiungere 2,4 miliardi di USD entro il 2034. In Germania, i semiconduttori Gallium Nitride (GaN) sono sempre più utilizzati in varie industrie per migliorare l'efficienza energetica e le prestazioni. Le aziende come Infineon Technologies sono le applicazioni di GaN pioniere, in particolare nei semiconduttori di potenza, per guidare gli sforzi di decarbonizzazione e digitalizzazione. I recenti progressi di Infineon includono la produzione di chip GaN su wafer da 300 mm, una svolta tecnologica che riduce significativamente i costi di produzione e mira a catturare una parte sostanziale del crescente mercato dei chip GaN.
• Il mercato dei dispositivi semiconduttori China GaN dovrebbe crescere a un CAGR del 5,7% durante il periodo di previsione. La Cina ha una delle principali basi di produzione automobilistica che supporta l'espansione del mercato. Il leader della Cina nei dispositivi di consumo GaN di potenza spinge l'uso futuro in telecom/datacom e nel settore automobilistico come con GaN, i produttori di smartphone possono fare i caricabatterie con dimensioni minuscole, e con un prezzo migliorato rispetto al rapporto di potenza.
• Il Giappone è rappresentato per una quota del 16,3% del mercato dei dispositivi semiconduttori GaN in Asia Pacifico nel 2024. Le aziende giapponesi si stanno muovendo verso i dispositivi semiconduttori di potenza del nitride di massa (GaN) per i veicoli elettrici, che stanno per aumentare la gamma di guida. I dispositivi semiconduttori GaN sono utilizzati per controllare il flusso di energia elettrica in EV e altri prodotti. Coloro che hanno meno perdita di potenza e sono più efficienti dei loro omologhi convenzionali di silicio sono la prossima generazione.
• Il mercato dei dispositivi semiconduttori GaN della Corea del Sud dovrebbe crescere a un CAGR del 9,8% durante il periodo di previsione. In Corea del Sud, i semiconduttori Gallium Nitride (GaN) sono sempre più utilizzati in varie industrie per migliorare l'efficienza energetica e le prestazioni come Samsung Electronics è all'avanguardia di questo progresso, progettando di avviare i servizi di fonderia per semiconduttori di potenza GaN da 8 pollici entro il 2025, mirando applicazioni in elettronica di consumo, data center e settori automobilistici.

Semiconduttore GaN Quota del mercato dei dispositivi

L'industria dei dispositivi semiconduttori GaN è competitiva e fortemente frammentata con la presenza di giocatori globali consolidati e giocatori e startup locali. Le prime 5 aziende del mercato globale della luce ambientale sono Wolfspeed (Cree, Inc.), Infineon Technologies AG, GaN Systems, Broadcom Inc., ON Semiconductor, che rappresentano collettivamente una quota del 31%. Queste aziende sono concorrenti sul mercato offrendo sensori avanzati che migliorano l'efficienza energetica e interagiscono senza soluzione di continuità con i dispositivi IoT. Ad esempio, Toshiba sta guidando la carica nella tecnologia dei dispositivi semiconduttori gaN, svolgendo un ruolo vitale nello spostamento dell'industria automobilistica verso l'elettrificazione. Toshiba sta sviluppando semiconduttori di potenza di nuova generazione utilizzando carburo di silicio (SiC) e nitruro di gallio (GaN) per una migliore efficienza e prestazioni. Questi materiali consentono una maggiore gestione della tensione con una minore resistenza, contribuendo a una maggiore uscita e a dispositivi più piccoli.

I nuovi lancio del prodotto sono lo sviluppo strategico più significativo che i principali attori del mercato stanno adottando per aumentare la loro quota di mercato. Semiconduttore GaN chiave I produttori di dispositivi lanciano sempre più nuovi prodotti per la proliferazione nei settori automotive. Ad esempio, nel dicembre 2024, ROHM Co., Ltd. ha annunciato che ROHM e TSMC sono entrati in una partnership strategica per lo sviluppo e la produzione del volume di dispositivi di alimentazione del nitride del gallio (GaN) per applicazioni di veicoli elettrici. La partnership integra la tecnologia di sviluppo dei dispositivi ROHM con la tecnologia di processo GaN-on-silicon leader del settore di TSMC per soddisfare la crescente domanda di proprietà ad alta tensione e ad alta frequenza superiori sul silicio per i dispositivi di alimentazione.

Società di mercato dei semiconduttori GaN

Le prime 5 aziende operanti nel settore dei dispositivi semiconduttori GaN sono:

• Wolfspeed (Cree, Inc.)
• Infineon Technologies AG
• Sistemi GaN
• Broadcom Inc.
• ON Semiconduttore

Tecnologie di Infineon AG è emersa come una forza dominante attraverso la loro tecnologia CoolGaN, che offre efficienza leader del settore e densità di potenza per le applicazioni che vanno dai alimentatori del server agli inverter solari. Il loro portafoglio GaN comprende componenti discreti e soluzioni integrate come la famiglia CoolGaN IPS che combina transistor di potenza GaN con driver di cancello e caratteristiche di protezione. La forte posizione dell'azienda nei mercati automobilistici e industriali ha accelerato l'adozione di GaN in questi settori, con i loro dispositivi che consentono design più compatti e soddisfano severi requisiti di affidabilità.

La piattaforma di alimentazione GaN Systems 4a generazione definisce un nuovo punto di riferimento per l'efficienza e la compattezza della potenza, offrendo miglioramenti delle prestazioni leader del settore. Ad esempio, nel settembre 2023, GaN Systems, leader mondiale nei semiconduttori di potenza GaN, annunciò l'introduzione della sua piattaforma di potenza GaN di 4a generazione. Questa tecnologia all'avanguardia imposta un nuovo standard di efficienza e compattezza di potenza, offrendo un impressionante aumento delle prestazioni di step-function e figure leader del settore di merito. Ad esempio, con GaN Systems Gen4 in un rack server di intelligenza artificiale (AI), 3.2k Gli alimentatori W a 100W/in3 nel 2022 stanno ora raggiungendo 120W/in3 con efficienze sopra i livelli del titanio. Gen4 rivoluzionerà i mercati di energia, tra cui elettronica di consumo, data center, energia solare, applicazioni industriali e automotive.

Notizie sull'industria dei semiconduttori GaN

• Nell'aprile 2024, nell'aprile 2024, Transphorm, Inc., un fornitore di semiconduttori di potenza GaN, e Weltrend Semiconductor Inc. annunciò l'introduzione di due nuovi sistemi GaN in-Packages (SiP). Queste ultime aggiunte, vale a dire il WT7162RHUG24C e WT7162RHUG24B, combinano il multi-mode ad alta frequenza di Weltrend (QR/Valley Switching) Flyback PWM controller con 480 mΩ di Transphorm e 150 mΩ SuperGaN FETs rispettivamente. Questa collaborazione è stata costruita sull’ammiraglia GaN SiP di Weltrend presentata lo scorso anno, stabilendo collettivamente la prima famiglia di prodotti SiP basata sulla piattaforma SuperGaN di Transphorm.
• Nel marzo 2024, Efficient Power Conversion Corporation lanciò EPC2361, un transistor effetto campo (GaN) che vantava la minore resistenza sul mercato a 100V, 1mΩ. Questa innovazione promette di raddoppiare la densità di potenza rispetto ai prodotti di prima generazione di EPC. L'EPC2361 presenta un impressionante RDS tipico (on) di soli 1mΩ, alloggiato in un pacchetto QFN termicamente potenziato con un piano esposto, occupando una mera impronta di 3mm x 5mm.
• Nel gennaio 2024, Transphorm Inc. lanciò i due nuovi dispositivi SuperGaN da 650V imballati in un pacchetto TO-247 (TO-247-4L). Questi nuovi FET, denominati TP65H035G4YS e TP65H050G4YS, vantano rispettivamente on-resistances di 35mΩ e 50mΩ, con un terminale Kelvin-source che consente ai clienti di raggiungere capacità di commutazione versatili con perdite di energia ridotte.

Questo rapporto di ricerca sul mercato dei dispositivi semiconduttori GaN comprende una copertura approfondita del settore con stime e previsioni in termini di ricavi (USD Billion) dal 2021 al 2034, per i seguenti segmenti:

Mercato, per tipo

• Opto-semiconduttori
• semiconduttori RF
• Semiconduttori di potenza

Mercato, Per componente

• Transistor
• Diode
• Rettificatrice
• Potenza IC
• Altri

Mercato, per gamma di tensione

• Meno di 100 V
• 100-500 V
• Più di 500 V

Mercato, per l'industria dell'uso finale

• Aerospaziale e difesa
• Automotive
• Elettronica di consumo
• Energia e energia
• Assistenza sanitaria
• Industria
• IT & Telecomunicazioni
• Altri

Le suddette informazioni sono fornite per le seguenti regioni e paesi:

• Nord America
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