Отчет о размере, доле и росте рынка подложек GaN, 2024-2032 гг.

Объем рынка подложек GaN

Рынок субстратов GaN оценивался в 241,4 млн долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет расти со среднегодовым темпом роста более 10% в период с 2024 по 2032 год. Подложки из нитрида галлия (GaN) имеют решающее значение для силовой электроники благодаря своим превосходным электрическим свойствам, включая более высокое напряжение пробоя, более высокую скорость переключения и более низкое сопротивление во включенном состоянии по сравнению с традиционными кремниевыми подложками.

Растущая потребность в энергоэффективных силовых устройствах в таких секторах, как автомобилестроение, промышленность и бытовая электроника, стимулирует внедрение подложек GaN, поскольку они позволяют создавать более компактные, эффективные и надежные решения для питания.

Китайское правительство продолжает продвигать внедрение электромобилей с помощью различных стимулов, субсидий и строгих правил по выбросам. Эта политика побуждает автопроизводителей и поставщиков инвестировать в передовые технологии, такие как GaN, чтобы соответствовать стандартам производительности, повышать энергоэффективность и снижать общие затраты на транспортные средства. Например, в августе 2023 года GaN Systems заключила партнерское соглашение с ACEpower, чтобы ускорить внедрение энергетических технологий GaN на рынке электромобилей Китая. Это сотрудничество направлено на оптимизацию преобразования энергии и разработку усовершенствованных интегрированных силовых модулей.

Глобальное развертывание сетей 5G значительно повышает спрос на подложки GaN. Способность GaN работать на более высоких частотах и уровнях мощности делает его идеальным для инфраструктуры 5G, включая базовые станции и радиочастотные компоненты. Поскольку операторы связи и производители оборудования инвестируют в технологию 5G, ожидается, что рынок подложек GaN будет испытывать значительный рост, обусловленный потребностью в высокоэффективных материалах для высокочастотных приложений.

Одной из наиболее значительных проблем в индустрии подложек на основе GaN является высокая стоимость производства. Изготовление подложек GaN включает в себя сложные и дорогостоящие процессы, такие как гидридная парофазная эпитаксия (HVPE) и молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE). Кроме того, сырье, необходимое для производства GaN, включая источники галлия и азота, является более дорогостоящим по сравнению с традиционными кремниевыми подложками. Эта проблема затрат усугубляется относительно низким выходом продукции при производстве подложек GaN, что еще больше увеличивает общие производственные затраты. В результате, высокая цена субстратов GaN может ограничить их широкое распространение, особенно на чувствительных к стоимости рынках, и замедлить траекторию роста рынка.

Тенденции рынка подложек GaN

Индустрия подложек GaN переживает заметный рост, обусловленный растущим внедрением технологии GaN в различных высокопроизводительных приложениях. По мере того, как такие отрасли, как телекоммуникации, автомобилестроение и бытовая электроника, переходят к более эффективным и компактным силовым решениям, спрос на подложки GaN растет. Исключительные электрические свойства GaN, в том числе более высокое напряжение пробоя и более высокая скорость переключения, делают его предпочтительным выбором по сравнению с традиционными кремниевыми подложками, особенно в приложениях, требующих высокой эффективности и надежности. Ожидается, что эта тенденция сохранится, поскольку все больше секторов признают преимущества устройств на основе GaN, что способствует расширению рынка.

В телекоммуникационном секторе продолжающееся глобальное развертывание сетей 5G является ключевой тенденцией, стимулирующей рынок. Способность GaN работать на высоких частотах и уровнях мощности делает его идеальным для инфраструктуры 5G, включая базовые станции и радиочастотные компоненты. Поскольку операторы связи и производители оборудования вкладывают значительные средства в технологию 5G, ожидается, что спрос на подложки GaN будет расти. Эта тенденция также поддерживается потребностью в передовых материалах, которые могут соответствовать строгим требованиям к производительности приложений 5G, что позиционирует GaN как важнейший фактор развития коммуникационных технологий следующего поколения.

Автомобильная промышленность, особенно сегмент электромобилей (EV), также вносит свой вклад в рост индустрии подложек GaN. Подложки GaN все чаще используются в силовой электронике для электромобилей, где они обеспечивают превосходную эффективность, сниженное тепловыделение и меньший размер компонентов по сравнению с альтернативами на основе кремния. Поскольку правительства и потребители стремятся к внедрению электромобилей для сокращения выбросов углекислого газа, ожидается, что спрос на энергетические решения на основе GaN будет расти. Эта тенденция подчеркивает стратегическую важность субстратов GaN в развитии эффективных и устойчивых транспортных технологий, что еще больше способствует их проникновению на рынок.

Анализ рынка подложек GaN

В зависимости от типа продукта рынок делится на подложки GaN-on-SiC (карбид кремния), подложки GaN-on-Si (кремний), подложки GaN-на-сапфире, объемные подложки GaN и другие. Ожидается, что к 2032 году стоимость сегмента GaN-on-SiC превысит 150 миллионов долларов США.

• Сегмент подложек GaN-on-SiC (карбид кремния) высоко ценится в индустрии подложек GaN за его превосходную теплопроводность и высокую производительность, что делает его идеальным для применения в радиочастотных устройствах и мощной электронике. Этот сегмент набирает обороты в таких секторах, как телекоммуникации и оборона, где спрос на прочные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками имеет решающее значение. Способность подложек GaN-on-SiC эффективно работать на высоких частотах и при высоких температурах делает их предпочтительным выбором для инфраструктуры 5G и радиолокационных систем, способствуя их внедрению и росту рынка.
  
• Сегмент подложек GaN-on-Si (кремний) переживает значительный рост благодаря своей экономической эффективности и совместимости с существующими процессами производства полупроводников на основе кремния. Этот сегмент особенно привлекателен для крупносерийных приложений в бытовой электронике и автомобильной промышленности, где ключевыми факторами являются масштабируемость и стоимость. В то время как подложки GaN-on-Si могут иметь более низкую теплопроводность по сравнению с GaN-on-SiC, их более низкие производственные затраты и простота интеграции с существующими предприятиями по производству кремния делают их сильным конкурентом на рынке, особенно для приложений средней мощности.
  

В зависимости от области применения рынок подложек GaN делится на светодиоды, силовую электронику, радиочастотные (РЧ) устройства, лазерные диоды, фотодетекторы, мемы, солнечные батареи и датчики. Сегмент силовой электроники является самым быстрорастущим сегментом со среднегодовым темпом роста более 14% в период с 2024 по 2032 год.

• Сегмент светодиодов является доминирующей областью применения подложек на основе GaN, что обусловлено глобальным спросом на энергоэффективные решения для освещения и передовые технологии отображения. Превосходные электрические и тепловые свойства GaN делают его идеальным материалом для производства светодиодов высокой яркости, которые широко используются в бытовой электронике, автомобильном освещении и общем освещении. Стремление к устойчивым и энергосберегающим технологиям в сочетании с ростом интеллектуальных систем освещения способствует внедрению подложек GaN в производстве светодиодов. Этот сегмент продолжает расширяться, поскольку инновации в технологии GaN привели к созданию более эффективных и экономичных светодиодных продуктов.
  
• В сегменте силовой электроники подложки на основе GaN становятся все более предпочтительными из-за их способности работать при более высоких напряжениях, температурах и частотах по сравнению с традиционными материалами на основе кремния. Это делает их идеальными для применения в электромобилях, системах возобновляемых источников энергии и промышленных источниках питания, где эффективность и управление температурным режимом имеют решающее значение. Растущее внимание к энергоэффективности и потребность в компактных, высокопроизводительных силовых устройствах стимулируют внедрение подложек GaN в этом сегменте. Поскольку отрасли стремятся снизить энергопотребление и повысить производительность систем, ожидается, что сегмент силовой электроники будет демонстрировать значительный рост.
  
• Сегмент радиочастотных (РЧ) устройств значительно выигрывает от подложек из GaN благодаря их высокой электронной подвижности и теплопроводности, которые необходимы для высокочастотных и мощных радиочастотных приложений. Подложки GaN широко используются в радиочастотных усилителях, радиолокационных системах и базовых станциях 5G, где они обеспечивают превосходные характеристики по сравнению с традиционными материалами.
  
• Глобальное развертывание сетей 5G ускоряет спрос на передовые силовые ВЧ-транзисторы, которые могут работать с более высокими частотами и более широкой полосой пропускания. Технология GaN-on-SiC (нитрид галлия на карбиде кремния) особенно хорошо подходит для этих приложений благодаря своей превосходной теплопроводности, высокой эффективности и способности работать при более высоких плотностях мощности, что делает ее идеальной для жестких требований базовых станций 5G и другой телекоммуникационной инфраструктуры. Например, в январе 2023 года NXP представляет MMRF5018HS, 125-ваттный непрерывный силовой транзистор GaN-on-SiC мощностью 125 Вт в керамическом корпусе NI-400HS с низким Rth. Оптимизированный для широкополосных радиочастотных приложений с частотой 1–2700 МГц, он обеспечивает лучшие в отрасли тепловые характеристики, высокий коэффициент усиления и прочность. Подложка GaN обеспечивает превосходную надежность для оборонного и коммуникационного секторов, расширяя портфель широкополосных решений GaN компании NXP.
  

Северная Америка доминировала на мировом рынке подложек GaN в 2023 году, на ее долю приходилось более 29%. В Северной Америке на рынке наблюдается устойчивый рост, в первую очередь обусловленный сильным вниманием региона к передовым технологиям в телекоммуникационном, автомобильном и оборонном секторах. Соединенные Штаты являются ключевым рынком благодаря значительным инвестициям в инфраструктуру 5G и растущему внедрению электромобилей. Присутствие ведущих технологических компаний и хорошо зарекомендовавшая себя полупроводниковая промышленность еще больше повышают спрос на подложки на основе GaN в регионе. Кроме того, ожидается, что правительственные инициативы, направленные на повышение энергоэффективности и продвижение устойчивых технологий, будут способствовать расширению рынка в Северной Америке.

Индийская индустрия подложек GaN набирает обороты, что обусловлено растущим вниманием страны к секторам телекоммуникаций и возобновляемых источников энергии. С продолжающимся расширением инфраструктуры 5G и стремлением правительства к самодостаточности в производстве полупроводников, Индия готова стать значительным игроком на рынке. Кроме того, ожидается, что растущее внедрение электромобилей и солнечных энергетических систем в Индии повысит спрос на силовую электронику на основе GaN, поддерживая рост рынка в ближайшие годы.

Китайский рынок подложек GaN переживает быстрый рост, подкрепленный лидерством страны в развертывании технологии 5G и ее сильными производственными мощностями в области полупроводников. Агрессивное стремление Китая к технологическому прогрессу, особенно в области телекоммуникаций и электромобилей, стимулирует значительный спрос на подложки из GaN. Кроме того, правительственные инициативы по увеличению внутреннего производства передовых материалов и снижению зависимости от импорта еще больше ускоряют расширение рынка, позиционируя Китай как мирового лидера в производстве и применении подложек GaN.

Рынок подложек GaN в Южной Корее обусловлен развитой электронной промышленностью страны и сильным акцентом на инновации в телекоммуникационном и автомобильном секторах. Являясь ключевым игроком на мировом рынке полупроводников, Южная Корея вкладывает значительные средства в развитие технологий на основе GaN, чтобы сохранить свое конкурентное преимущество. Ожидается, что быстрое внедрение в стране сетей 5G и растущая интеграция подложек GaN в энергосистемы электромобилей будут способствовать росту рынка, поддерживаемому государственными стимулами и исследовательскими инициативами, направленными на содействие технологическому прогрессу.

Японская индустрия подложек GaN характеризуется ориентацией на высококачественное производство и технологические инновации. Обладая хорошо развитой полупроводниковой промышленностью и значительным опытом в области материаловедения, Япония является важнейшим рынком для подложек на основе GaN, особенно в высокопроизводительных приложениях, таких как инфраструктура 5G, автомобильная силовая электроника и передовые оборонные системы. Ожидается, что приверженность Японии энергоэффективности и устойчивому развитию в сочетании с сильной государственной поддержкой исследований и разработок в области технологий следующего поколения будет способствовать дальнейшему росту рынка.

Доля на рынке подложек GaN

Ключевые игроки рынка подложек GaN сосредоточены на стратегическом сотрудничестве, исследованиях и разработках, а также на расширении своих производственных мощностей для укрепления своих позиций на рынке. Компании все больше инвестируют в передовые производственные технологии для повышения качества и выхода подложек из GaN, удовлетворяя растущий спрос со стороны высокопроизводительных приложений, таких как инфраструктура 5G, электромобили и системы возобновляемых источников энергии. Кроме того, ведущие игроки формируют партнерские отношения с производителями полупроводников и технологическими фирмами для ускорения внедрения решений на основе GaN. Диверсифицируя свои портфели продуктов и ориентируясь на развивающиеся рынки, эти компании позиционируют себя так, чтобы извлечь выгоду из растущего мирового спроса на субстраты GaN, обеспечивая при этом долгосрочную устойчивость и лидерство на рынке.

Компании на рынке подложек GaN

Основными игроками, работающими в индустрии подложек GaN, являются:

• Технологии Infineon
• Волчья скорость
• Полупроводники NXP
• Корпорация Nichia
• СТМикроэлектроника
• Корво
  

Новости индустрии подложек GaN

• В апреле 2024 года Silvaco заключила партнерское соглашение с GaN Valley для продвижения исследований в области полупроводников, уделяя особое внимание технологии GaN. Используя платформу Silvaco Victory TCAD, сотрудничество направлено на улучшение конструкции силовых устройств на основе GaN, уделяя особое внимание экономичности, надежности и производительности. Это партнерство подчеркивает важнейшую роль подложек GaN в продвижении инноваций в полупроводниковой промышленности на основе GaN.
  
• В апреле 2024 года V-GaN Tech Hub в Вермонте начнет производство полупроводников из нитрида галлия (GaN), стремясь позиционировать Вермонт как лидера в технологии GaN. Созданный в качестве технологического центра в 2023 году, V-GaN фокусируется на инновациях в производстве GaN, используя партнерские отношения и значительные инвестиции, в том числе 1,5 млрд долларов США на модернизацию завода Fab 9 компании GlobalFoundries, расширяя производство подложек GaN.
  
• В ноябре 2023 года Shin-Etsu Chemical объявила о своих планах по расширению производства Qromis Substrate Technology (QST), предназначенной для усовершенствования силовых устройств GaN. Подложка QST позволяет создавать высококачественные толстые слои GaN за счет согласования коэффициента теплового расширения с GaN, уменьшая деформацию и растрескивание. Это усовершенствование поддерживает рост как боковых, так и вертикальных устройств GaN, повышая производительность в силовых и радиочастотных приложениях.
  

Отчет об исследовании рынка подложек GaN включает в себя углубленное освещение отрасли с оценками и прогнозами с точки зрения выручки (млн долларов США) с 2021 по 2032 год для следующих сегментов:

Рынок, по типу продукта

• Подложки из GaN-on-SiC (карбида кремния)
• Подложки GaN-on-Si (кремниевые)
• Подложки из GaN-on-Sapphire
• Сыпучие подложки GaN
• Другие

Рынок, по размеру пластины

• 2-дюймовые пластины
• 4-дюймовые пластины
• 6-дюймовые пластины
• 8-дюймовые пластины и выше

Рынок, по отраслям конечного использования

• Электроника
• Электросвязь
• Автомобильный
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность
• Здравоохранение
• Промышленный
• Энергетика и электроэнергия
• Дата-центр
• Другие

Рынок, по применению

• Светодиоды
• Силовая электроника
• Радиочастотные (РЧ) устройства
• Лазерные диоды
• Фотоприемники
• МЭМС
• Солнечные батареи
• Датчики

Приведенная выше информация представлена по следующим регионам и странам:

• Северная Америка
  • США
  • Канада
• Европа
  • Германия
  • ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
  • Франция
  • Италия
  • Испания
  • Остальная Европа
• Азиатско-Тихоокеанский регион
  • Китай
  • Индия
  • Япония
  • Южная Корея
  • ANZ
  • Остальная часть Азиатско-Тихоокеанского региона
• Латинская Америка
  • Бразилия
  • Мексика
  • Остальная часть Латинской Америки
• MEA
  • ОАЭ
  • Саудовская Аравия
  • Южная Африка
  • Остальная часть MEA