세계의 GaN 반도체 디바이스 시장은 예측 기간 중(2024-2031년) 13.4%의 대폭적인 CAGR로 성장할 것으로 예측됩니다. 시장 성장의 배경에는 인프라 개척 및 EV 제조에서 GaN 반도체 디바이스의 채용 확대가 있어 가전 수요 증가가 시장 성장을 견인하고 있습니다. World Semiconductor Trade Statistics(WSTS) Fall 2021 Semiconductor Industry Forecast에 따르면 세계 반도체 산업 매출은 2022년 6,010억 달러, 2023년 6,330억 달러에 이른 것으로 평가되었습니다.
시장 역학
GaN 기반 고주파(RF) 디바이스 채택 확대
질화 갈륨(GaN) 소자는 파워 앰프 용도의 가장 일반적인 옵션으로 부상하고 있습니다. 5G의 보급과 트래픽 급증의 예측으로 고주파, 고선형성, 저가격의 GaN 파워 앰프에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 갈륨 질화물(GaN)과 같은 광대역 갭 재료는 고전력 무선 주파수(RF) 용도에 많은 것을 제공합니다. 질화 갈륨의 몇 가지 중요한 물리적 및 전기적 특성으로 인해 실리콘과 같은 기존의 반도체와 구별됩니다. 질화갈륨(GaN) 재료는 고주파(RF) 용도 외에도 전력 증폭기(PA)와 같은 몇 가지 중요한 용도을 가지고 있습니다. 이러한 장치는 특히 군사 등급 레이더 및 우주 응용 분야에서 전력과 효율성이 점점 더 향상되고 있기 때문에 점점 더 바람직하게 사용되고 있습니다.
높은 전력 밀도와 효율에 대한 수요 증가
GaN 기반 파워 디바이스는 효율 향상, 스위칭 손실 감소, 전력 밀도 향상을 실현합니다. 따라서 GaN은 데이터센터, 인버터, 전원, EV 충전소 등의 시스템에 이상적입니다. 자동차, 신재생 에너지, 데이터센터 등의 산업에서 에너지 효율이 높은 디바이스에 대한 수요가 높아지고 있는 것이 GaN 반도체 디바이스의 채용을 뒷받침하고 있습니다. GaN 기반 파워 일렉트로닉스는 전력 밀도를 높이고 무게와 크기를 줄이고 효율을 향상시키기 위해 EV에 필수적입니다. GaN 반도체 디바이스는 EV 수요가 세계적으로 증가함에 따라 EV 충전 시스템 및 파워트레인에서 더 자주 사용됩니다.
시장 세분화
본 보고서에서는 세계의 GaN 반도체 디바이스 시장을 컴포넌트, 제품, 용도, 최종 사용자별로 상세하게 분석했습니다.
GaN 고주파 디바이스가 최대 부문으로서 상승 예측
세계의 GaN 반도체 디바이스 시장은 제품별로 GaN 무선 주파수 디바이스, 광반도체, 전력 반도체로 세분화됩니다. 이 중 GaN 무선 주파수 장치의 하위 부문이 시장의 최대 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 이 부문의 성장을 지원하는 주요 요인은 민간 및 군용 펄스 레이더 증폭기에서 GaN 라디오 주파수 디바이스 수요 증가를 포함합니다. 또한 GaN 반도체가 제공하는 높은 작동 주파수는 레이더 통신, 지상 무선 및 군사 재머에 사용하기에 적합합니다. 예를 들어, 2021년 9월, Tagore Technology Inc.는 10W-100W의 평균 전력을 특징으로 하는 고전력 GaN 기반 RF 스위치 세대 RF 스위치를 발표했습니다. 이 새로운 스위치는 삽입 손실, 파워 핸들링, 고조파 성능을 제공합니다. TS8x 제품군은 전술 및 군용 통신(Mil Comm), 육상 이동 무선(LMR), 민간 이동 무선(PMR) 포스트 파워 앰프(PA) 고조파 필터 스위칭에 이상적입니다.
정보통신기술 하위 부문이 큰 시장 점유율을 차지
세계의 GaN 반도체 디바이스 시장은 최종 사용자별로 자동차, 가전, 방위 및 항공우주, 헬스케어, 산업 및 전력, 정보 및 통신기술, 기타(헬스케어)로 세분화됩니다. 이 부문의 성장은 데이터 전송 속도를 가속화하고 효율을 향상시킬 수 있는 5G 기술의 채택이 증가하고 있기 때문입니다. GaN 반도체 디바이스는 5G를 포함한 고주파 증폭기 및 용도에 널리 사용됩니다. 통신 장비에 사용되는 트랜지스터는 데이터 전송량이 증가하기 때문에 더 높은 전력과 높은 주파수를 지원해야 합니다. 예를 들어, 2022년 10월, Sumitomo Electric Industries, Ltd.(이하 「스미토모 전공」)는 N극 GaN을 이용하고, 게이트 절연층에는 세계 최초로 하프늄(Hf)계 고내열 및 고유전 재료를 이용한 질화 갈륨 트랜지스터(GaN-HEMT※)를 개발하는 등, 한층 더 대용량이며 고속 통신을 실현하는 포스트 5G 시대를 기대하고 있습니다.
세계의 GaN 반도체 디바이스 시장은 북미(미국, 캐나다), 유럽(영국, 이탈리아, 스페인, 독일, 프랑스, 기타 유럽), 아시아태평양(인도, 중국, 일본, 한국, 기타 아시아태평양), 세계의 기타 지역(중동 및 아프리카, 남미)을 포함한 지역별로 더욱 세분화되어 있습니다.
아시아태평양에서 GaN 반도체 디바이스 채택 증가
세계의 GaN 반도체 디바이스 시장 성장 : 지역별(2024-2031년)
북미가 주요 시장 점유율을 차지
전 지역에서 북미는 수많은 유명 기업과 GaN 반도체 디바이스 제공업체들에 의해 큰 점유율을 차지하고 있습니다. 이 성장은 방위 및 항공우주 산업, 자동차, 소비자용 전자기기, 산업 및 전력 분야에서의 GaN 반도체 디바이스의 채용이 증가하고 있는 것이 지역 성장에 기여하고 있습니다. 또한 이 지역의 반도체 기업들은 GaN 기술을 도입하여 전반적인 효율성을 향상시키고 있습니다. 예를 들어, 2024년 3월, Navitas Semiconductor는 100W/in3 이상, 96.5% 이상의 효율을 가능하게 하는 최신 GaN 기술을 이용한 3.2kW 데이터센터 디바이스 파워 플랫폼을 발표했습니다. 현재 Navitas는 GaN과 SiC의 조합으로 130W/in3 이상의 밀도와 97.0% 이상의 효율을 제공하는 4.5kW 플랫폼을 출시하고 있습니다. 이 플랫폼은 새로운 GaN과 SiC 기술을 활용하고 아키텍처를 더욱 발전시켜 전력 밀도, 효율성, 시장 출시까지의 시간에 완전히 새로운 업계 표준을 세우고 있습니다.
세계의 GaN 반도체 디바이스 시장에 진출하는 주요 기업으로는 Infineon Technologies AG, Microchip Technology Inc., Mitsubishi Electric Co., Northrop Grumman Corp., Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. 등이 있습니다. 시장경쟁력을 유지하기 위해 시장기업은 제휴, 합병 및 인수 등의 전략을 적용하여 사업 확대와 제품 개척에 점점 힘을 쏟고 있습니다. 예를 들어, 2021년 11월, Vitesco Technologies와 GaN Systems Inc.는 GaN 전력 반도체 기술의 공동 개발에 제휴했습니다. GaN 기술을 기반으로 한 파워 일렉트로닉스는 자동차의 디바이스 항속 거리를 늘리고 자동차의 총 에너지 효율을 더욱 향상시키는 데 도움이 됩니다.
최근 진전
GaN Semiconductor Device Market Size, Share & Trends Analysis Report by Product (GaN Radio Frequency Devices, Opto-semiconductors, and Power Semiconductors), by Device (Discrete Semiconductor and Integrated Semiconductor), by Application (Lighting & Lasers, Powers Drives, Supplies & inverters and Radio Frequency (RF)), and by End-Users (Automotive, Consumer Electronics, Defense & Aerospace, Healthcare, Industrial & Power, Information & Communication Technology and Others)Forecast Period (2024-2031)
GaN semiconductor device market is anticipated to grow at a significant CAGR of 13.4% during the forecast period (2024-2031). The market growth is attributed to the growing adoption of GaN semiconductor devices in infrastructure development and EV manufacturing, and the rising demand for consumer electronics drives the growth of the market. According to the World Semiconductor Trade Statistics (WSTS) Fall 2021 Semiconductor Industry Forecast, global semiconductor industry sales are forecasted to reach $601.0 billion in 2022 and $633.0 billion in 2023.
Market Dynamics
Growing Adoption of GaN-Based Radio Frequency (RF) Devices
Gallium nitride (GaN) device is emerging as the most common choice for power amplifier applications. Demand for widespread 5G deployment and predicted traffic surges are driving up demand for high frequency, high linearity, and affordable GaN power amplifiers. Wide bandgap materials like gallium nitride (GaN) have a lot to offer high-power radio frequency (RF) applications. Several significant physical and electrical features of gallium nitride set it apart from other conventional semiconductors like silicon. Gallium nitride (GaN) material has several additional important applications outside of radiofrequency (RF) applications, like power amplifiers (PA). These devices have grown increasingly desirable owing to their ever-increasing power and efficiency, notably for military-grade radar applications and space applications.
Increasing Demand for Higher Power Density and Efficiency
GaN-based power devices offer improved efficiency, lower switching losses, and increased power density. For this reason, GaN is perfect for systems like data centers, inverters, power supplies, and EV charging stations. The increasing demand for energy-efficient devices in industries such as automotive, renewable energy, and data centers is driving the adoption of GaN semiconductor devices. GaN-based power electronics are essential to EVs as they increase power density, decrease weight and size, and improve efficiency. GaN semiconductor devices are to be used more frequently in EV charging systems and powertrains as the demand for EVs rises on a global scale.
Market Segmentation
Our in-depth analysis of the global GaN semiconductor device market includes the following segments by component, product, application, and end-users.
GaN Radio Frequency Devices is Projected to Emerge as the Largest Segment
Based on the product, the global GaN semiconductor device market is sub-segmented into GaN radio frequency devices, opto-semiconductors and power semiconductors. Among these GaN radio frequency devices sub-segment is expected to hold the largest share of the market. The primary factor supporting the segment's growth includes increased demand for GaN radio frequency devices in civil and military pulsed radar amplifiers. Additionally, the higher operating frequencies provided by GaN semiconductors make them suitable for use in radar communication, terrestrial radios, and military jammers. For instance, in September 2021, Tagore Technology Inc. introduced high-power GaN-based RF switches generation RF switches featuring 10W to 100W of average power. The new switches offer insertion loss, power handling, and harmonic performance. The TS8x family of products is best suited for post-power amplifier (PA) harmonics filter switching for tactical and military communications (Mil Comm), land mobile radios (LMR) and private mobile radios (PMR).
Information & Communication Technology Sub-segment to Hold a Considerable Market Share
Based on end-users, the global GaN semiconductor device market is sub-segmented into automotive, consumer electronics, defense & aerospace, healthcare, industrial & power, information & communication technology, and others (healthcare).Among these, the information & communication technology sub-segment is expected to hold considerable share of the market. The segmental growth is attributed to the increasing adoption of 5G technology to enable faster data transfer speeds and improved efficiency. GaN semiconductor devices are widely used in high-frequency amplifier applications, including 5G. The transistors used in communication devices are required to support higher power and higher frequencies for an increased volume of data transmission. For instance, in October 2022, Sumitomo Electric Industries, Ltd. Developed a gallium nitride transistor (GaN-HEMT*¹) that uses N-polar GaN and, for the gate insulating layer, the first hafnium (Hf)-based, highly heat-resistant, high-dielectric material, setting its sights on the post-5G era, which realize even greater capacity and high-speed communications.
The global GaN semiconductor device market is further segmented based on geography including North America (the US, and Canada), Europe (UK, Italy, Spain, Germany, France, and the Rest of Europe), Asia-Pacific (India, China, Japan, South Korea, and Rest of Asia-Pacific), and the Rest of the World (the Middle East & Africa, and Latin America).
Increasing Adoption of GaN Semiconductor Devices in Asia-Pacific
Global GaN semiconductor device Market Growth by Region 2024-2031
Source: OMR Analysis
North America Holds Major Market Share
Among all the regions, North America holds a significant share owing to numerous prominent companies and GaN semiconductor device providers. The growth is attributed to the growing adoption of GaN semiconductor devices in the defense and aerospace industry, automotive, consumer electronics, and industrial & power contributing to the regional growth. Furthermore, semiconductor companies in the region introducing GaN technology to improve overall efficiency. For instance, in March 2024, Navitas Semiconductor introduced a 3.2kW data center device power platform utilizing the latest GaN technology enabling over 100W/in3 and over 96.5% efficiency. Now, Navitas is releasing a 4.5kW platform enabled by a combination of GaN and SiC to push densities over 130W/in3 and efficiencies over 97.0%.The platform utilizes newer GaN and SiC technologies and further advances in architecture to set all-new industry standards in power density, efficiency, and time-to-market.
Note: Major Players Sorted in No Particular Order.
The major companies serving the global GaN semiconductor device market include Infineon Technologies AG, Microchip Technology Inc., Mitsubishi Electric Corp., Northrop Grumman Corp., Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd., among others. The market players are increasingly focusing on business expansion and product development by applying strategies such as collaborations, mergers, and acquisitions to stay competitive in the market. For instance, in November 2021, Vitesco Technologies and GaN Systems Inc. collaborated to co-develop GaN power semiconductor technology. Power electronics based on GaN technology help to increase vehicle device range and to further improve the total energy efficiency of cars.
Recent Development