炭化ケイ素半導体デバイスの世界市場：コンポーネント別、製品別、ウェハサイズ別、2022年～2030年

2023年4月12日 marketing 炭化ケイ素半導体デバイス

レポート概要

炭化ケイ素半導体デバイスの世界市場は、2021年に15.2億米ドルとなり、2022年から2030年にかけて年平均成長率（CAGR）23.8％で拡大すると予測されています。炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスは、その優れた材料特性により、次世代の低コスト半導体を実現する最も有力なデバイスとして浮上してきた。

その基本的な特性は、低オン抵抗、高温、高周波、高電圧性能であり、シリコンと比較して優れています。さらに、パワーエレクトロニクスにおけるSiC半導体デバイスの採用の増加や、電気自動車の充電インフラにおけるSiC半導体デバイスが提供する幅広い用途が、市場の成長を後押ししています。

シリコンは、より高い温度、電圧、周波数での動作の点で限界に達していると考えられています。シリコンと比較して、炭化ケイ素デバイスは、より高い温度、電圧、周波数の閾値を提供します。近年、炭化ケイ素や窒化ガリウムなどの材料の開発が注目されています。

SiC半導体デバイスは、コンバーター、インバーター、電源、バッテリーチャージャー、モーターコントロールシステムなど様々な用途に使用されています。SiC半導体デバイスは、その材料特性から、持続可能性と電化に対する需要の高まりに対応するのに適しており、市場の成長を牽引しています。

炭化ケイ素は、その材料特性からシリコンの代替品として期待されており、これらの利点がパワーエレクトロニクスにおける炭化ケイ素の使用を後押ししています。炭化ケイ素半導体デバイスの重要な用途としては、電気自動車のバッテリーチャージャー、オンボードチャージャー、DC-DCコンバーター、ハイブリッド電気自動車のパワートレイン、エネルギー回収、太陽光発電インバーター、風力タービン、MRI電源、X線電源、エアコン、補助電源、統合車両システム、電力分配が挙げられます。

パワーエレクトロニクスにおける幅広い用途のため、SiCの使用量は大幅に増加すると予想されます。電気自動車やパワーエレクトロニクス産業などの新興産業における炭化ケイ素半導体デバイスの最終用途の拡大が、予測期間中の市場成長を促進すると予想されます。

電気自動車の充電インフラにSiC半導体デバイスが採用されつつあることは、市場に大きな成長機会をもたらしています。世界中の政府に対して二酸化炭素排出量の削減を求める圧力がかかり続ける中、電気自動車産業は過去数年間、多くの革新的な技術や投資を目撃してきました。

電気自動車産業の進化に伴い、SiC半導体デバイスは電気自動車充電インフラで重要な役割を果たすようになっています。中国自動車工業会（China Association of Automobile Manufacturers）、IT Juzi、Quanzhan Industrial Research Instituteが発表した研究によると、SiCへの投資は中国の電気自動車生産と大きな相関があり、電気自動車生産の増加とともに増加する。EV充電インフラにおけるSiC半導体チップの需要の高まりは、市場成長の有望な機会を提案している。

しかし、SiC半導体デバイス市場は、SiCを製造する上でいくつかの課題に直面しています。SiCの製造過程で発生しうる主な欠陥は、傷、マイクロパイプ、結晶の積層欠陥、汚れ、表面粒子などである。これらの要因はすべて、SiCデバイスの性能に悪影響を及ぼす可能性があります。

しかし、市場関係者は、SiC半導体デバイスの研究開発への積極的な投資を通じて、近い将来、これらの課題を克服すると予想されます。例えば、2022年3月、半導体メーカーのII-VI社は、キスタ（スウェーデン）とイーストン（米国）の大規模な工場拡張により、150mmおよび200mmのSiCエピタキシャルおよびウェーハ基板製造への投資を増やしました。このような取り組みにより、SiC半導体デバイス産業におけるイノベーションが促進され、設計上の課題が軽減されることが期待されます。

COVID-19の発生とそれに伴う世界的な停電や人の移動の制限により、SiC半導体デバイスを使用した電子機器やパワーエレクトロニクスの需要は大きく落ち込んだ。世界経済は深刻な収縮に陥り、消費者の購買力に影響を与え、借入を制限することになりました。

消費者の購買意欲の低下により、多くの技術製品への需要が減少し、炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場に悪影響を与えました。さらに、SiC半導体デバイスの需要と供給のアンバランスが半導体業界の需給ギャップを招き、パンデミック時のSiC半導体デバイス市場に悪影響を与えた。

さらに、世界的な景気後退により、世界中の半導体製造会社が影響を受け、最終的にウェーハの生産が停止しました。このことも市場に悪影響を及ぼし、SiC半導体デバイスの製造に遅れが生じました。

2021年にはパワーモジュール分野が市場を支配し、27.0%以上の収益シェアを占めた。炭化ケイ素パワーモジュールは、炭化ケイ素を電力変換のスイッチとして使用することを可能にし、エネルギー、e-モビリティ、産業用アプリケーションに幅広く応用されている。電力消費効率の向上と運用コストの削減に貢献します。

また、炭化ケイ素パワーモジュールは、ショットキーバリアダイオードや（金属-酸化膜-半導体）電界効果トランジスタ（MOSFET）との統合により、シリコンと比較してスイッチング損失を大幅に低減できるため、予測期間中のセグメント成長に寄与すると期待されます。

また、炭化ケイ素製パワーモジュールの用途が拡大していることも、各社の新製品投入を促し、同分野の成長を後押ししています。例えば、オン・セミコンダクターは、電気自動車の高電圧DC-DC変換用パワーモジュール「APM32」シリーズを発表しています。

FET/MOSFETトランジスタ分野は、予測期間中に大きな成長を記録すると予想されています。炭化ケイ素FET/MOSFETの主な利点には、高い熱伝導率、高い臨界破壊磁場、広いバンドギャップがあり、それぞれ高い電流密度、デバイスの厚さとオン状態抵抗の低減、高温動作時のリーク/電力損失の低減を実現する。

複数の企業が、複数の産業からの潜在的な需要増加の恩恵を受けるために、炭化ケイ素ベースのFET/MOSFETを発売しています。例えば、2022年8月、株式会社東芝は第3世代の650Vおよび1200Vの炭化ケイ素MOSFETを発表し、産業機器のスイッチング損失を20％削減した。FET/MOSFETトランジスタが提供する幅広い利点は、予測期間を通じてこのセグメントの成長を促進すると予想されます。

パワー半導体セグメントは、2021年に市場を支配し、75.0%以上の収益シェアを占めました。SiC半導体デバイスは、ワイドバンドギャップなどの幅広い基本特性を有しており、パワー半導体に非常に適しています。また、炭化ケイ素のワイドバンドギャップは、機器の小型化に貢献し、高電圧やスイッチング周波数での信頼性を高めることができます。

例えば、電気自動車メーカーは、バッテリーサイズの縮小とともに、インバーター、充電器、補助負荷のコストとエネルギー効率を達成するために炭化ケイ素コンポーネントを組み込んでおり、各社の新製品発表につながっています。

例えば、2020年7月、Infineon Technologies AGは、Cool Sic MOSFET技術を活用し、電気自動車の充電効率を高め、バッテリーコストを削減する1200V Easy PACKハーフブリッジモジュールを発表した。パワー半導体の材料特性や有益な特性は、同分野の成長にとって良い兆候となります。

オプトエレクトロニクスデバイスは、予測期間中に大きな成長を記録すると予想されています。オプトエレクトロニクスデバイスの成長は、高エネルギーレーザーおよび照明アプリケーションにおける炭化ケイ素の普及が進んでいることに起因しています。炭化ケイ素は熱安定性が高いため、発光ダイオード（LED）、太陽電池、光検出器、望遠鏡などのオプトエレクトロニクスデバイスへの搭載が進んでいる。

いくつかのオプトエレクトロニクスデバイス企業は、有機的および無機的な成長を遂げている。例えば、オプトエレクトロニクスと材料の専門企業であるII-VI Coherent Corp.は、II-VI IncorporatedがCoherent Corp.を買収した後、2021年度末に30億米ドル以上の収益を記録した。

さらに、Cree, Inc.（現WOLFSPEED, INC.）などの企業は、炭化ケイ素技術（150mm炭化ケイ素基板）を活用して、住宅、室内、屋外照明などの幅広い照明ソリューションを開発しています。

2021年には1～4インチセグメントが市場を支配し、45.0％以上の収益シェアを占めた。1～4インチの炭化ケイ素ウェーハは、350±25マイクロメートルの厚さを持つ。これらはN型とP型のバリエーションがあります。炭化ケイ素ウェーハのP型基板は、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワーデバイスの製造に使用されています。

一方、N型基板は、パワーデバイスの導電性を向上させるために窒素でコーティングされています。有益な機械的特性に加えて、本変形は既存のデバイス製造プロセスとの互換性があります。さらに、1～4インチの炭化ケイ素ウェーハは大量生産が可能なため、費用対効果が高く、主に産業用途での需要が期待されます。また、装置の小型化にも貢献するため、予測期間中に採用される追加的なメリットとなっています。

予測期間中、10インチ以上のセグメントが最も速い成長を記録すると予測される。10インチ以上セグメントの成長は、炭化ケイ素ウェーハの商業規模での生産に起因しています。これらのウェーハは、パワーデバイスや発光ダイオード（LED）を含む窒化ガリウム（GaN）デバイスの製造も可能にします。

また、炭化ケイ素膜は、GaNへのシリコンの拡散を防ぎ、シリコンウェーハのコストに25.0～35.0米ドルを上乗せしない。標準的なシリコンと比較して、炭化ケイ素ウェーハが提供する高い費用対効果と電力効率は、予測期間中のこのセグメントの成長に寄与すると予想されます。

2021年には自動車セグメントが市場を支配し、50.0%を超える収益シェアを占めています。自動車セグメントは、さらに電気自動車とIC自動車に細分化されます。自動車セグメントの成長は、電気自動車とIC自動車におけるSiC半導体の採用が拡大していることに起因していると考えられます。炭化ケイ素（SiC）半導体は、高周波スイッチの耐久性や低エネルギー損失などの特徴を持ち、コンバーターや充電器、インバーターなどへの応用に適しています。

さらに、SiC半導体はエネルギー効率の向上や電子機器の軽量化にも貢献し、全体の電力密度や効率も向上させます。このような利点は、予測期間を通じて自動車分野の成長に好材料となります。

エネルギー・電力分野は、予測期間中に大きな成長を遂げると予測されます。エネルギー・電力分野は、さらにEVインフラと配電・ユーティリティに細分化される。エネルギー・電力分野では、SiC半導体デバイスがさまざまなメリットをもたらしています。例えば、ダイオードやMOSFETなどの炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスは、システムコストの削減、部品サイズの最小化、電気自動車充電における電力効率の向上などを実現します。

一方、炭化ケイ素は、広いバンドギャップ、エネルギー効率の向上、冷却要件の低減などの特長から、配電網、送電システム、再生可能エネルギーインフラなどの電力流通・ユーティリティシステムへの応用に最適で、費用対効果を確実にします。エネルギー・電力分野におけるSiC半導体デバイスが提供する材料特性や独自の特性は、予測期間中の同分野の成長に寄与すると期待されています。

2021年のSiC半導体デバイス市場は、アジア太平洋地域が30.0%以上の収益シェアを占めました。有力な市場プレイヤーの存在が、アジア太平洋地域の市場成長を促進すると期待されています。また、地域全体で開発・製造への投資が増加していることも、アジア太平洋地域の市場成長に寄与しています。例えば、2022年3月、東芝電子部品・ストレージ株式会社は、パワーコンポーネントの能力拡張のために1000億円（8億3900万米ドル）相当の投資を行うことを発表しました。

このような取り組みにより、同地域の市場における地位は強化されています。さらに、アジア太平洋地域のさまざまな最終用途メーカーにおいて、SiC半導体の高効率化、小型化、軽量化に対する需要が高まっていることも、市場の成長を後押ししています。

北米は、予測期間中に大きな成長を記録すると予想されています。この地域の成長は、ジーン・シック・セミコンダクターやオン・セミコンダクター（オンセミ）など、幅広い顧客基盤を持つ有力プレイヤーの存在と集中が、北米の市場成長を牽引していることに起因すると考えられます。

さらに、これらの有力企業がこの地域に集中していることが、パワーエレクトロニクスメーカーが効率向上のために革新的なSiC半導体デバイスを採用することを後押ししています。さらに、この地域の主要プレーヤーは戦略的なイニシアティブをとっており、この地域の成長を促進しています。

例えば、2021年8月、オン・セミコンダクター株式会社（オンセミ）は、SiCおよびサファイア材料メーカーのGT Advance Technologies Inc.を買収することで合意したと発表しました。この買収により、同社はSiCの供給を拡大し、SiCベースのソリューションに対する顧客の急激な需要増に対応することが期待されます。

主要企業・市場シェアインサイト

炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場は、連結市場であると言えます。SiC半導体デバイス市場の主要プレーヤーは、増大する需要に対応するため、新規製品の開発に注力しています。この需要は、電力変換、急速充電、動作効率などの特定の要件に対応するために、新たに導入された製品の能力に起因しています。

さらに、半導体やバッテリー・マネジメント・システムに関する専門知識やリソースを活用するために、各社が協力し合いました。パートナーシップは、電気自動車向けの革新的なソリューションの開発に重点を置いており、使用方法や機能の効率化が図られていることが多い。

ベンダーは、需要増に対応するため、生産能力の拡大に注力している。例えば、2022年9月、オン・セミコンダクター株式会社（オンセミ）は、拡張された炭化ケイ素製造施設の立ち上げにより、チェコ共和国に進出しました。

この拡張施設により、今後2年間でオンセミのウェーハ生産量は16倍に増加し、マイクロチップの需要増に対応することが期待されます。このような取り組みが、SiC半導体デバイス市場の成長を後押ししています。世界の炭化ケイ素半導体デバイス市場の著名なプレーヤーには、以下のようなものがあります：

アレグロ・マイクロシステムズ(株)

インフィニオン・テクノロジーズAG

ローム株式会社

STマイクロエレクトロニクスN.V. （STMicroelectronics N.V.

オン・セミコンダクター株式会社（オンセミ）

株式会社ウォルフスピード（Wolfspeed, Inc.

ジーンシック・セミコンダクター

TT Electronics plc.

三菱電機株式会社

株式会社パウレック（Powerex Inc.

株式会社東芝

富士電機株式会社

本レポートでは、2018年から2030年にかけての各サブセグメントにおける最新の業界動向と機会の分析に加え、世界、地域、国レベルでの収益の伸びを予測しています。この調査に関して、Grand View Research社は、世界の炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場レポートをコンポーネント、製品、ウェハサイズ、最終用途、地域に基づいて区分しています。

コンポーネントの展望（売上高、USD Million、2018年〜2030年）

ショットキーダイオード

FET/MOSFETトランジスター

集積回路

整流器/ダイオード

パワーモジュール

その他

製品の展望（売上高、USD Million、2018年～2030年）

オプトエレクトロニクスデバイス

パワーセミコンダクター

周波数デバイス

ウェーハサイズの展望（売上高、USD Million、2018年～2030年）。

1インチ～4インチ

6インチ

8インチ

10インチ以上

エンドユースの展望（売上高、USD Million、2018年～2030年）

オートモーティブ

電気自動車

ICオートモビル

コンシューマーエレクトロニクス

航空宇宙・防衛

医療機器

データ通信機器

エネルギー・電力

EVインフラ

電力流通・ユーティリティ

その他

地域別展望（売上高、USD Million、2018年～2030年）

北アメリカ

U.S.

カナダ

ヨーロッパ

英国

ドイツ

フランス

ベルギー

アジア太平洋

中国

インド

台湾

東南アジア

ラテンアメリカ

ブラジル

中近東・アフリカ

UAE

【目次】

第1章方法と範囲
1.1. 研究方法
1.2. 調査範囲と前提条件
1.3. データソースの一覧
第2章エグゼクティブサマリー
2.1. 市場のスナップショット
2.2. セグメント別スナップショット
2.3. 競争環境スナップショット
第3章炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスの産業展望
3.1. 市場の区分と範囲
3.2. 市場の系統の見通し
3.2.1. 世界の半導体デバイスセクターの概要
3.3. 普及と成長のプロスペクトマッピング
3.3.1. SiC vs GaN – 比較分析
3.4. 産業バリューチェーン分析
3.4.1. 原材料の動向：
3.4.2. 製造エコシステム分析：
3.4.2.1. 供給の地理的マッピング
3.4.2.2. コスト構成比/シェア
3.4.3. ディストリビューション・ランドスケープ
3.5. 規制の枠組み
3.5.1. 米国CHIPS＆サイエンス法
3.5.2. EU CHIPS法
3.6. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場 – 市場ダイナミックス
3.6.1. マーケットドライバー分析
3.6.1.1. 半導体の進化とSiC半導体がもたらす優れた材料特性
3.6.1.2. パワーエレクトロニクスにおける炭化ケイ素半導体デバイスの採用の増加
3.6.2. 市場の課題分析
3.6.2.1. SiC半導体デバイスに関連する設計上の課題
3.6.3. 市場機会分析
3.6.3.1. 電気自動車充電インフラにおけるSiC半導体デバイスの応用例
3.7. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場 – ポーターのファイブフォース分析
3.8. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場 – マクロ経済環境分析
第4章炭化ケイ素(SiC)半導体デバイスの部品展望
4.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスのコンポーネント別市場シェア（2021年
4.1.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、部品別
4.2. ショットキーダイオード
4.2.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、ショットキーダイオード別、2018年〜2030年
4.3. FET/MOSFETトランジスター
4.3.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、FET/MOSFETトランジスタ別、2018年〜2030年
4.4. 集積回路
4.4.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、集積回路別、2018年〜2030年
4.5. 整流器／ダイオード
4.5.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、整流器/ダイオード別、2018年〜2030年
4.6. パワーモジュール
4.6.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、パワーモジュール別、2018年〜2030年
4.7. その他
4.7.1. その他炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、2018年〜2030年
第5章炭化ケイ素(SiC)半導体デバイスの製品展望
5.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイスの製品別市場シェア（2021年
5.1.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場：製品別
5.2. オプトエレクトロニクスデバイス
5.2.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、光電子デバイス別、2018年〜2030年
5.3. パワー半導体
5.3.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、パワー半導体別、2018年〜2030年
5.4. 周波数デバイス
5.4.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、周波数デバイス別、2018年〜2030年
第6章炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスのウエハサイズ展望
6.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスのウェハサイズ別市場シェア（2021年
6.1.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、ウェーハサイズ別
6.2. 1インチ～4インチ
6.2.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、1インチ～4インチ別、2018年～2030年
6.3. 6インチ
6.3.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、6インチ別、2018年〜2030年
6.4. 8インチ
6.4.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、8インチ別、2018年〜2030年
6.5. 10インチ以上
6.5.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、10インチ以上別、2018年〜2030年
第7章炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスの最終用途の展望
7.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイスの最終用途別市場シェア（2021年
7.1.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、最終用途別
7.2. 自動車関連
7.2.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、自動車別、2018年〜2030年
7.2.1.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、電気自動車（EV）別、2018年〜2030年
7.2.1.2. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、IC自動車別、2018年～2030年
7.3. コンシューマーエレクトロニクス
7.3.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、民生機器別、2018年〜2030年
7.4. 航空宇宙・防衛
7.4.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、航空宇宙・防衛別、2018年〜2030年
7.5. 医療機器
7.5.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、医療機器別、2018年〜2030年
7.6. データ・通信機器
7.6.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、データ＆通信機器別、2018年〜2030年
7.7. エネルギー・電力
7.7.1. 炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス市場、エネルギー・電力別、2018年〜2030年
7.7.1.1. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、電気自動車（EV）インフラ別、2018年〜2030年
7.7.1.2. 炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、配電・ユーティリティ別、2018年〜2030年
7.8. その他
7.8.1. その他炭化ケイ素（SiC）半導体デバイス市場、2018年〜2030年

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