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【パワー半導体】窒化ガリウム(GaN)は次世代半導体となるのか?

窒化ガリウム(GaN)株式投資

こんにちは、バンビーノ(@ChiL707)です。

「2050年カーボンニュートラル宣言」の実現に向けて半導体需要が活況です。世界トレンドで見ても半導体の製造設備、半導体開発など設備投資は非常に資金投入されており、これから市場規模が拡大することは間違いありません。

今回はグリーン成長戦略から「パワー半導体」について紹介します。グリーン投資への政策は設備投資への税制優遇をもたらすため期待が高まります。

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パワー半導体の正体とは?

まずはパワー半導体の正体について書かせていただきます。

①高性能半導体のことを示す

パワー半導体は高い電圧や電流を流しても壊れない仕組みの高性能半導体です。主な役割は、電圧や周波数の変更や電流安定を担っています。

また、利用用途は電源IC(集積回路)となっており、インバーターで活用される場合はエアコンだけでなく家電、EV(電気自動車)などの製品に使われます。

こうした脱炭素化に向けた動きは、半導体需要が活況であることを意味しており、日本企業のパワー半導体関連企業は欠かさずチェックしておきたいですね。

②日本企業も世界トップ10入りを果たす

次は2019年時点の世界シェアになります。
(以下、QUICK Money Worldの記事掲載を参考)

パワー半導体の世界シェアは、1位がインフィニオンで19.0%、2位が米半導体のオン・セミコンダクターが8.4%、3位がスイスSTマイクロが5.8%と海外勢が上位を占めています。

それに続く形で4位に三菱電機(6503)が5.5%、5位に東芝(6502)が4.5%、7位に富士電機(6504)が3.7%、8位にルネサスエレクトロニクス(6723)が2.8%、9位にローム(6963)が2.4%と続く形で国内勢も世界トップ10入りを果たしています。

③次世代半導体は窒化ガリウム(GaN)に注目?

続いては、次世代半導体の需要についてです。

次世代半導体の候補として「窒化ガリウム(GaN)」に注目が集まっています。窒化ガリウム(GaN)は窒素(N)とガリウム(Ga)から構成されており、3つの特性を備えていると言われます。

✅高耐圧

✅低損失

✅高温環境にも耐性

こうした特性を生かして、窒化ガリウムは5Gで利用が進む高周波の信号向けパワー半導体としても活用が進んでいます。

例えば、住友電気工業(5802)は5Gの基地局向けパワーアンプなどを手掛けており、窒化ガリウムの世界シェアではトップとなっています。また、シリコンウエハー世界首位の信越化学(4063)は、2020年から窒化ガリウムを使った半導体ウエハーを開発しています。

つまり、日本の窒化ガリウムは技術的に世界トップレベルかつ成長産業であると言えるでしょう。

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④充電器メーカーでも積極採用中

最後に窒化ガリウム(GaN)を積極的に採用している充電器などを紹介します。

✅窒化ガリウム素材を採用するメーカー

■Anker(アンカー)Japan

グローバルリーディングブランドの“Anker”はUSB急速充電器の新製品を次々と発表しています。パワー半導体素材の窒化ガリウム(GaN)を採用した独自技術の「Anker GaN II」を搭載してコンパクト化、かつ高出力化を実現しています。

Anker (アンカー) Japan公式サイト (ankerjapan.com)

■CIO(シーアイオー)

日本企業の“CIO”は新製品開発をマクアケ(4479)が運営する「Makuake(クラウドファンディングサイト)」でお得に新製品開発を支援して商品を受け取ることが出来ます。

“Anker”が開発する新製品と同じく、次世代半導体の窒化ガリウムチップを採用することで充電器本体の発熱を抑えつつ、極限の小ささを実現しています。多くのYouTuberが同社製品を紹介していますので、気になる方はそちらで詳細をご確認ください。

CIO トップページ (connectinternationalone.co.jp)



窒化ガリウムの関連企業とは?

続いて、窒化ガリウム(GaN)に関連する企業を紹介します。

住友電気工業(5802)

窒化ガリウム基盤の世界シェアは寡占的市場を形成しています。そんな中でも大きくシェア拡大しているのが、住友電気工業株式会社(5802)です。

2022年からパワー半導体向けの量産体制を整えて、売上高を3倍強の100億円に引き上げることを発表しており、24年頃には国内市場への提供も見据えています。

窒化ガリウム素材のパワー半導体はスイッチング速度を大幅向上させる、かつデバイスを小型化できると言われています。具体的な用途はパソコンやサーバー電源用途などを開拓することで、将来的に車載向けへの展開を計画しています。

半導体リソグラフィー(ArF液浸露光)
【旧世代】ArF液浸露光技術の半導体情報と関連企業について私たちの身の回りには、半導体が溢れています。 生活をより便利にサポートしてくれる家電やコンピューター機器には半導体は欠かせないもので、...

信越化学工業(4063)

信越化学工業 公式HP(出典:信越化学工業 公式サイトより抜粋)

信越化学工業(4063)は半導体シリコンウエハーで世界首位を誇ります。

2020年より窒化ガリウム素材の半導体開発を行っており、子会社の信越半導体とともにパワー半導体と高周波半導体向けに通常のシリコンウエハーに加えて製品拡充に注力しています。

ちなみに、窒化ガリウム基板はシリコン製の基板と比べて電気損失を6分の1以下に抑え、半導体の動作の安定や長寿命化に貢献するとされています。

5G関連の半導体向けとして、さらなる成長が期待できそうですね。

三菱ケミカルホールディングス(4188)

三菱ケミカルホールディングス(出典:三菱ケミカルホールディングス 公式サイトより抜粋)

三菱ケミカルホールディングス(4188)は世界最大級の窒化ガリウム基盤製造設備を完成させて日本製鋼所(5631)と共同実験中です。

同製造設備は4インチGaN(窒化ガリウム)基板の量産に向けた結晶成長試験を進めており、現段階では計画通りに結晶成長しています。なお、この実験が成功すれば、次世代EV技術に対して大きなインパクトがあると言われていることから市場期待も高いです。

日本製鋼所も併せて覚えておくとよいでしょう。



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まとめ

本記事は日本政府が掲げるグリーン投資の成長戦略からパワー半導体に注目して、最近高まりを見せている“窒化ガリウム”(GaN)に関連する企業を紹介しました。

本記事のまとめ

・パワー半導体は高い電圧や電流を流しても壊れない仕組みの高性能半導体
【特徴】
・高耐圧
・低損失
・高温環境にも耐性

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