حجم سوق أجهزة أشباه الموصلات المصنوعة من نيتريد الغاليوم - حسب النوع، والمكون، ونطاق الجهد، وتحليل قطاع الاستخدام النهائي، والحصة السوقية، وتوقعات النمو، 2025-2034

حجم سوق جهاز أشباه الموصلات GaN

بلغت قيمة سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN العالمية 22.6 مليار دولار أمريكي في عام 2024 ومن المتوقع أن تنمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 6.8٪ لتصل إلى 43.4 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2034. يعزى نمو السوق إلى عوامل مثل زيادة اعتماد GaN في الإلكترونيات الاستهلاكية والتكامل المتزايد في صناعة السيارات.

يعد الاعتماد المتزايد ل GaN في الإلكترونيات الاستهلاكية أحد العوامل الرئيسية التي تدفع الطلب على أجهزة أشباه الموصلات GaN في جميع أنحاء العالم. تعمل أجهزة أشباه الموصلات GaN على رفع أداء وفائدة أجهزة الإلكترونيات الاستهلاكية عن طريق تقليل الحجم وتكلفة النظام ، وزيادة كفاءة الطاقة ، وتمكين تصميمات أصغر وأناقة. على سبيل المثال ، أصبحت شواحن GaN الصغيرة ومحولات طاقة GaN فائقة النحافة للشحن السريع وقابلية النقل الفائقة مطلبا للمستهلكين للأجهزة التي تتراوح من الهواتف والأجهزة اللوحية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأنظمة الألعاب. تطورت التصميم والمرافق وكفاءة الطاقة من العروض المتميزة إلى المتطلبات اليومية.

على سبيل المثال ، في نوفمبر 2023 ، أنتجت GaN Systems ، الشركة الرائدة عالميا في أشباه موصلات الطاقة GaN (نيتريد الغاليوم) أحدث اختراقات GaN لتصميمات طاقة مستدامة وفعالة من حيث التكلفة في مؤتمر إلكترونيات الطاقة وتحويل الطاقة الصيني لعام 2023 والمؤتمر والمعرض السنوي السادس والعشرين لجمعية إمدادات الطاقة الصينية (CPEEC & CPSSC 2023).

تستفيد صناعة السيارات أيضا من أشباه موصلات GaN للعديد من التطبيقات. توفر أجهزة الطاقة المستندة إلى GaN العديد من الفوائد مثل كثافة الطاقة العالية وسرعة التبديل الأسرع والإدارة الحرارية المحسنة. هذه الميزات ضرورية للسيارات الكهربائية والهجينة ، حيث يعد التحويل الفعال للطاقة والتحكم الحراري ضروريين لتحسين الأداء وتوسيع نطاق القيادة.

على سبيل المثال ، أدى التركيز المتزايد على التطورات التكنولوجية إلى اعتماد نيتريد الغاليوم (GaN) في أنظمة جر EV ، مما أدى إلى إعادة تشكيل تصميم العاكس بشكل كبير لبنى بطاريات 400 فولت و 800 فولت. تسلط خصائص الأداء الفائقة ل GaN الضوء على أهميتها المتزايدة في تعزيز الكفاءة وكثافة الطاقة. مع تحرك الصناعة نحو منصات الجهد العالي ، من المتوقع أن يلعب اعتماد محولات الجر القائمة على GaN دورا أساسيا في قيادة الجيل القادم من ابتكار السيارات الكهربائية.

اتجاهات سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN

• أحد الاتجاهات الرئيسية في صناعة أجهزة أشباه الموصلات GaN هو التأثير على أنظمة التردد اللاسلكي (تردد الراديو). تؤثر أشباه الموصلات GaN بشكل كبير على أنظمة الترددات الراديوية (RF). تتيح سرعة الإلكترون العالية وسرعة التشبع في GaN تطوير مكبرات صوت عالية التردد وعالية الطاقة لأنظمة الاتصالات اللاسلكية وأنظمة الرادار والاتصالات عبر الأقمار الصناعية. توفر أجهزة GaN RF خطية محسنة ، وخرج طاقة أعلى ، وكفاءة محسنة ، مما يتيح نقل الإشارات عبر مسافات أطول وبمعدلات بيانات أعلى.
  
• تعد أجهزة أشباه الموصلات GaN مثالية لتطبيقات توفير الطاقة والتصغير نظرا لقدراتها على التبديل عالية السرعة. على سبيل المثال ، تم تصميم برامج تشغيل بوابة ROHM ل GaN لزيادة أداء التبديل عالي السرعة لهذه الأجهزة من خلال تنفيذ تأخير انتشار قصير وعرض نبضة ضيق وتبسيط التصميم.
  
• يعد اعتماد أجهزة أشباه الموصلات GaN للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة اتجاها رئيسيا آخر يدعم نمو سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN. كما غامر أجهزة أشباه الموصلات GaN مؤخرا في عالم أجهزة الشحن السريع عالية الطاقة المصممة للهواتف الذكية المتميزة. ومن المتوقع أن يكون هذا السوق الاستهلاكي القوي ، الذي يتميز بالطلب الكبير ، هو القوة الدافعة الأساسية وراء نمو السوق خلال العامين المقبلين.
  

تحليل سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN

بناء على النوع ، يتم تقسيم السوق إلى أشباه الموصلات الضوئية ، وأشباه الموصلات RF ، وأشباه موصلات الطاقة.

• استحوذ سوق أشباه الموصلات الكهربائية على 9.4 مليار دولار أمريكي في عام 2024. يمكن تطبيق أجهزة أشباه الموصلات GaN مثل السيليكون لإلكترونيات الطاقة عبر صناعات متنوعة ، من أجهزة الشحن الاستهلاكية وإمدادات الطاقة ، والمركبات الكهربائية ، وإدارة طاقة مركز البيانات إلى الرادارات العسكرية وأنظمة الطيران ، مما يتيح كفاءة أعلى وعوامل شكل أصغر وقدرات محسنة مقارنة بنظيراتها من السيليكون.
  
• استحوذ سوق أشباه الموصلات الضوئية على 7.5 مليار دولار أمريكي في عام 2023. تعتبر أشباه الموصلات نيتريد الغاليوم (GaN) جزءا لا يتجزأ من الأجهزة الإلكترونية الضوئية ، خاصة في تطوير الثنائيات الباعثة للضوء عالية الكفاءة (LEDs) وثنائيات الليزر. كان المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) رائدا في تصنيع مصابيح LED ذات الأسلاك النانوية GaN ، والتي تستخدم في التوصيلات البصرية على الرقاقة ونصائح مسبار المسح الضوئي متعددة الوظائف. تستفيد هذه التطورات من القوة الميكانيكية الفائقة ل GaN وخصائص فجوة النطاق الترددي المباشرة ، مما يعزز الأداء في تطبيقات مثل الاتصالات البصرية والتصوير عالي الدقة.
  

بناء على المكونات ، ينقسم السوق إلى ترانزستور ، صمام مزدوج ، معدل ، طاقة IC ، وغيرها. تتيح ترانزستورات GaN تضخيم الطاقة عالي الكفاءة عند ترددات الميكروويف وتدعم تقدم جهاز THz. يستفيد جزء المعدل من التصحيح النشط لتقليل خسائر التوصيل.

• استحوذ سوق الترانزستور على 36.3٪ من سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN العالمي في عام 2024. تعتبر ترانزستورات GaN مناسبة تماما للعمل كمضخمات طاقة عند ترددات الميكروويف نظرا لقدرتها على العمل في درجات حرارة أعلى بكثير والعمل بجهد مرتفع بالإضافة إلى احتوائها على سمات مفيدة لتطوير أجهزة THz (تيراهيرتز).
  
• استحوذ سوق المعدلات على 12.4٪ من سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN العالمي في عام 2024. يستخدم التصحيح النشط أو المتزامن على نطاق واسع في إمدادات الطاقة الحديثة لتعزيز الكفاءة عن طريق التخلص من جهد التشغيل لثنائيات المعدل ، وبالتالي تقليل خسائر التوصيل. على سبيل المثال ، تم عرض ثنائيات المعدل النشط القائمة على GaN في تطبيقات التصحيح نصف الموجة (110/230 فولت تيار متردد ، 50/60 هرتز) بسعة تيار أمامية تصل إلى 6 أمبير. يوفر التنفيذ أحادي الجهاز لثنائيات المعدل النشط GaN منخفضة الخسارة حلا أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالبدائل متعددة الشرائح أو الحزم المتكاملة التي تدعم نمو السوق خلال فترة التنبؤ.
  

بناء على نطاق الجهد ، يتم تقسيم سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN إلى أقل من 100 فولت ، 100-500 فولت ، أكثر من 500 فولت. يعد التحول السريع نحو تحسين الكفاءة وتحسين مستويات الطاقة من العوامل الرئيسية التي تساهم في نمو السوق.

• سيطر سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN التي تقل عن 100 فولت على السوق ، حيث بلغ 9.8 مليار دولار أمريكي في عام 2024.  تطبيقات 100 فولت (وأقل) GaN FETs عديدة من تقليل التشويه في مكبرات الصوت من الفئة D إلى تحسين الكفاءة في المقومات المتزامنة ومحركات المحركات. تحظى محركات التوصيل الكهربائي GaN بجهد 100 فولت أيضا بشعبية في تطبيقات السيارات والخوادم بجهد 48 فولت ، بالإضافة إلى إضاءة USB-C و lidar و LED.
  
• استحوذ سوق أجهزة أشباه الموصلات التي تزيد عن 500 فولت GaN على 5.1 مليار دولار أمريكي في عام 2023. لدى GaN-on-Si مجموعة واسعة من التطبيقات المستقبلية ، مما يوسع قدرات HEMT الحالية بمستويات طاقة محسنة أعلى من 1 كيلو واط (1000 فولت). تساعد هذه التقنية المصممين في زيادة جهد التشغيل ودفع استجابة التردد إلى ما وراء النطاق Ka إلى مساحة النطاق E والنطاق W والتيراهيرتز.
  

استنادا إلى صناعة الاستخدام النهائي ، يتم تقسيم سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN إلى الفضاء والدفاع ، والسيارات ، والإلكترونيات الاستهلاكية ، والطاقة والطاقة ، والرعاية الصحية ، والصناعة ، وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات ، وغيرها.

• سينمو قطاع الطيران والدفاع بمعدل نمو سنوي مركب قدره 8٪ خلال فترة التنبؤ. على سبيل المثال ، تعد GaN FET و ICs أصغر حجما وأقل وزنا وأكثر كفاءة وموثوقية أعلى وتكلفة أقل من أجهزة السيليكون القديمة. يتيح ذلك بنى جديدة تماما لطاقة الأقمار الصناعية ونقل البيانات والروبوتات والطائرات بدون طيار وأنظمة طاقة الطيران. تشمل أنظمة الفضاء برامج الفضاء والحافلات الفضائية واستكشاف الفضاء ومقدمي الخدمات.
  
• سينمو قطاع السيارات بمعدل نمو سنوي مركب قدره 8.6٪ خلال فترة التوقعات. يتيح GaN أنظمة طاقة أصغر وأكثر كفاءة وأقل تكلفة. بالنسبة لصناعة السيارات ، هذا يعني بطاريات أصغر وأخف وزنا وأداء شحن محسن ونطاق أكبر للمركبات. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل GaN على تطوير القدرات في تطبيقات الطاقة اللاسلكية والمستقلة للمركبات.
  

• في عام 2024 ، بلغ سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN في الولايات المتحدة 5.3 مليار دولار أمريكي. تعد قيادة الولايات المتحدة في التقنيات القائمة على GaN مهمة لتأمين المزايا التكنولوجية والتجارية والأمن القومي. تعتمد صناعة الدفاع الأمريكية بالفعل بشكل كبير على تقنية أشباه الموصلات GaN لأنظمة الرادار المتقدمة والتطبيقات الأخرى. يتم استخدام GaN أيضا في 5G والبنية التحتية اللاسلكية القادمة 6G نظرا لقدراتها عالية الأداء عالية التردد.
  
• من المتوقع أن يصل سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN الألمانية إلى 2.4 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2034. في ألمانيا ، يتم استخدام أجهزة أشباه الموصلات نيتريد الغاليوم (GaN) بشكل متزايد في مختلف الصناعات لتعزيز كفاءة الطاقة والأداء. تعتبر شركات مثل Infineon Technologies رائدة في تطبيقات GaN ، لا سيما في أشباه موصلات الطاقة ، لدفع جهود إزالة الكربون والرقمنة. تشمل التطورات الحديثة لشركة Infineon إنتاج رقائق GaN على رقائق 300 مم ، وهو اختراق تكنولوجي يقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج ويهدف إلى الاستحواذ على حصة كبيرة من سوق رقائق GaN المتنامي.
  
• من المتوقع أن ينمو سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN في الصين بمعدل نمو سنوي مركب قدره 5.7٪ خلال فترة التوقعات. تمتلك الصين واحدة من قواعد تصنيع السيارات الرئيسية التي تدعم توسع السوق. تقود ريادة الصين في مجال الأجهزة الاستهلاكية GaN الاستخدام المستقبلي في الاتصالات / البيانات والسيارات كما هو الحال مع GaN ، يمكن لمصنعي الهواتف الذكية صنع أجهزة شحن بأحجام أصغر ، وبسعر محسن على نسبة الطاقة.
  
• تمثل اليابان حصة 16.3٪ من سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN في منطقة آسيا والمحيط الهادئ في عام 2024. تتجه الشركات اليابانية إلى إنتاج أجهزة أشباه الموصلات الكهربائية نيتريد الغاليوم (GaN) بكميات كبيرة للسيارات الكهربائية ، والتي ستكتسب نطاقا أكبر للقيادة. تستخدم أجهزة أشباه الموصلات GaN للتحكم في تدفق الكهرباء في المركبات الكهربائية وغيرها من المنتجات. تلك التي لديها فقدان أقل للطاقة وأكثر كفاءة من نظيراتها التقليدية من السيليكون هي الجيل التالي.
  
• من المتوقع أن ينمو سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN في كوريا الجنوبية بمعدل نمو سنوي مركب قدره 9.8٪ خلال فترة التوقعات. في كوريا الجنوبية ، يتم استخدام أجهزة أشباه الموصلات نيتريد الغاليوم (GaN) بشكل متزايد في مختلف الصناعات لتعزيز كفاءة الطاقة والأداء مثل Samsung Electronics في طليعة هذا التقدم ، حيث تخطط لبدء خدمات المسبك لأشباه موصلات الطاقة GaN مقاس 8 بوصات بحلول عام 2025 ، واستهداف التطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية ومراكز البيانات وقطاعات السيارات.
  

الحصة السوقية لأجهزة أشباه الموصلات GaN

صناعة أجهزة أشباه الموصلات GaN تنافسية ومجزأة للغاية مع وجود لاعبين عالميين راسخين بالإضافة إلى اللاعبين المحليين والشركات الناشئة. أكبر 5 شركات في سوق الإضاءة المحيطة العالمية هي Wolfspeed (Cree، Inc.) و Infineon Technologies AG و GaN Systems و Broadcom Inc. و ON Semiconductor ، والتي تمثل مجتمعة حصة 31٪. تتنافس هذه الشركات في السوق من خلال تقديم أجهزة استشعار متقدمة تعزز كفاءة الطاقة وتتفاعل بسلاسة مع أجهزة إنترنت الأشياء. على سبيل المثال ، تقود توشيبا المسؤولية في تكنولوجيا أجهزة أشباه الموصلات gaN ، وتلعب دورا حيويا في تحول صناعة السيارات نحو الكهرباء. تقوم توشيبا بتطوير الجيل التالي من أشباه موصلات الطاقة باستخدام كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN) لتحسين الكفاءة والأداء. تتيح هذه المواد إدارة الجهد العالي بمقاومة أقل ، مما يساهم في زيادة الإنتاج والأجهزة الأصغر.

يعد إطلاق المنتجات الجديدة أهم تطور استراتيجي يتبناه اللاعبون الرئيسيون في السوق لزيادة حصتهم في السوق. يطلق مصنعو أجهزة أشباه الموصلات GaN الرئيسيون بشكل متزايد منتجات جديدة للانتشار في قطاعات السيارات. على سبيل المثال ، في ديسمبر 2024 ، أعلنت شركة ROHM Co.، Ltd. أن ROHM و TSMC قد دخلتا في شراكة استراتيجية بشأن تطوير وإنتاج كميات أجهزة طاقة نيتريد الغاليوم (GaN) لتطبيقات السيارات الكهربائية. وستدمج هذه الشراكة تقنية تطوير الأجهزة من "آر أوب" مع تقنية معالجة "غان على السيليكون" الرائدة في الصناعة من "تي إس إم سي" لتلبية الطلب المتزايد على خصائص الجهد العالي والتردد الفائق على السيليكون لأجهزة الطاقة.

شركات سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN

أفضل 5 شركات تعمل في صناعة أجهزة أشباه الموصلات GaN هي:

• وولفسبيد (كري ، إنك)
• إنفينيون تكنولوجيز إيه جي
• أنظمة GaN
• شركة برودكوم
• ON أشباه الموصلات
  

برزت Infineon Technologies AG كقوة مهيمنة من خلال تقنية CoolGaN الخاصة بها ، والتي توفر كفاءة وكثافة طاقة رائدة في الصناعة للتطبيقات التي تتراوح من إمدادات طاقة الخوادم إلى محولات الطاقة الشمسية. تشتمل محفظة GaN الخاصة بهم على مكونات منفصلة وحلول متكاملة مثل عائلة CoolGaN IPS التي تجمع بين ترانزستورات الطاقة GaN وبرامج تشغيل البوابة وميزات الحماية. أدى المكانة القوية للشركة في أسواق السيارات والصناعة إلى تسريع اعتماد GaN في هذه القطاعات ، حيث تتيح أجهزتها تصميمات أكثر إحكاما وتلبية متطلبات الموثوقية الصارمة.

تضع منصة الطاقة GaN من الجيل الرابع من GaN Systems معيارا جديدا في كفاءة الطاقة والاكتناز ، مما يوفر تطورات رائدة في الأداء في الصناعة. على سبيل المثال ، في سبتمبر 2023 ، أعلنت GaN Systems ، الشركة الرائدة عالميا في مجال أشباه موصلات الطاقة GaN ، عن تقديم منصة طاقة GaN الرائدة من الجيل الرابع. تضع هذه التقنية الحديثة معيارا جديدا لكفاءة الطاقة وصغر الحجم، مما يوفر تعزيزا مثيرا للإعجاب لأداء وظيفة الخطوة وأرقام الجدارة الرائدة في الصناعة. على سبيل المثال ، مع GaN Systems Gen4 في حامل خادم الذكاء الاصطناعي (الذكاء الاصطناعي) ، تحقق مصادر الطاقة 3.2 كيلو واط بقدرة 100 واط / بوصة 3 في عام 2022 الآن 120 واط / بوصة 3 بكفاءات أعلى من مستويات التيتانيوم. سيحدث Gen4 ثورة في أسواق الطاقة ، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية ومراكز البيانات والطاقة الشمسية والتطبيقات الصناعية والسيارات.

أخبار صناعة أجهزة أشباه الموصلات GaN

• في أبريل 2024 ، في أبريل 2024 ، أعلنت شركة Transphorm، Inc. ، وهي مزود لأشباه موصلات الطاقة GaN ، و Weltrend Semiconductor Inc. عن تقديم حزمتين جديدتين لنظام GaN (SiPs). تجمع هذه الإضافات الأخيرة ، وهي WT7162RHUG24C و WT7162RHUG24B ، بين وحدة التحكم Flyback PWM متعددة التردد عالية التردد (QR / Valley Switching) مع Transphorm's 480 mΩ و 150 mΩ SuperGaN FETs على التوالي. تم بناء هذا التعاون على GaN SiP الرائد من Weltrend الذي تم الكشف عنه العام الماضي ، حيث أنشأ بشكل جماعي أول عائلة منتجات SiP تعتمد على منصة SuperGaN من Transphorm.
  
• في مارس 2024 ، أطلقت شركة Efficient Power Conversion Corporation شركة EPC2361 ، وهو ترانزستور رائد ذو تأثير ميداني نيتريد الغاليوم (GaN) يتميز بأقل مقاومة في السوق عند 100 فولت ، 1 مللي أوم. يعد هذا الابتكار بمضاعفة كثافة الطاقة عند مقارنتها بمنتجات الجيل السابق من EPC. يعرض EPC2361 RDS نموذجيا مثيرا للإعجاب (على) يبلغ 1 ملم أوم فقط ، موجودا في حزمة QFN محسنة حراريا مع قمة مكشوفة ، وتحتل مساحة 3 مم × 5 مم فقط.
  
• في يناير 2024 ، أطلقت شركة Transphorm Inc. جهازي SuperGaN الجديدين بجهد 650 فولت المعبأين في حزمة TO-247 ذات 4 أسلاك (TO-247-4L). تتميز هذه المحركات الكهروضوئية الجديدة ، المسماة TP65H035G4YS و TP65H050G4YS ، بمقاومة عند 35 مللي أوم و 50 ملي أوم على التوالي ، وتتميز بمحطة مصدر كلفن تمكن العملاء من تحقيق إمكانات تحويل متعددة الاستخدامات مع تقليل فقد الطاقة.
  

يتضمن تقرير أبحاث سوق أجهزة أشباه الموصلات GaN تغطية متعمقة للصناعة مع تقديرات وتوقعات من حيث الإيرادات (مليار دولار أمريكي) من 2021 إلى 2034 ، للقطاعات التالية:

السوق حسب النوع

• أشباه الموصلات الضوئية
• أشباه الموصلات RF
• أشباه موصلات الطاقة

السوق ، حسب المكون

• ترانزستور
• الصمام الثنائي
• مقوم
• الطاقة IC
• الاخرين

السوق ، حسب نطاق الجهد

• أقل من 100 فولت
• 100-500 فولت
• أكثر من 500 فولت

السوق ، حسب صناعة الاستخدام النهائي

• الفضاء والدفاع
• السيارات
• الإلكترونيات الاستهلاكية
• الطاقة والطاقة
• الصحيه
• صناعي
• تكنولوجيا المعلومات والاتصالات السلكية واللاسلكية
• الاخرين

يتم توفير المعلومات المذكورة أعلاه للمناطق والبلدان التالية:

• أمريكا الشمالية
  • الولايات المتحدة
  • كندا
• أوروبا
  • المملكة المتحدة
  • ألمانيا
  • فرنسا
  • إيطاليا
  • إسبانيا
  • روسيا
• آسيا والمحيط الهادئ
  • الصين
  • الهند
  • اليابان
  • كوريا الجنوبية
  • ANZ 
• أمريكا اللاتينية
  • البرازيل
  • المكسيك 
• الشرق الأوسط وأفريقيا
  • الامارات
  • المملكة العربية السعودية
  • جنوب أفريقيا