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세계의 GaN-on-Silicon 시장 - 예측(2025-2030년)Gallium Nitride (GaN)-on-Silicon Market - Forecasts from 2025 to 2030 |
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GaN-on-Silicon 시장은 2025년 11억 5,200만 달러에서 2030년에는 31억 9,100만 달러에 이르고, 22.59%의 연평균 복합 성장률(CAGR)을 보일 것으로 예측됩니다.
GaN-on-Silicon 기술은 전력 및 고주파(RF) 전자 분야에서 근본적인 아키텍처의 전환을 의미합니다. 이 접근법은 GaN의 우수한 광대역 갭 특성(높은 항복전압, 뛰어난 전자 이동도, 빠른 스위칭 속도 등)을 활용하면서도 성숙한 고생산성 및 비용 효율적인 실리콘 반도체 인프라에서 제조된다는 장점이 있습니다. 이 이종 통합 기술은 기존 실리콘의 성능 한계를 직접적으로 해결하고, 시스템 소형화, 에너지 효율 향상 및 전반적인 비용 절감에 있어 큰 진전을 이룰 수 있습니다. 그 결과, GaN-on-Silicon은 차세대 전력 변환 시스템 및 고주파 통신 아키텍처의 중요한 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.
핵심 시장 역학: 촉진요인과 제약 요인
시장 확대는 주로 전자 시스템 전반의 에너지 효율 향상과 전력 밀도 증가에 대한 전 세계적, 체계적인 요구에 의해 주도되고 있습니다. GaN 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT)의 고유한 장점, 예를 들어 낮은 온 저항과 고주파 스위칭 능력은 여러 고성장 분야에서 직접적인 수요를 창출하고 있습니다. 예를 들어, 인공지능(AI) 데이터센터 증가하는 전력 요구사항은 기존 서버의 용량을 훨씬 초과하는 전원 공급장치를 필요로 합니다. GaN-on-Silicon(GaN-OSi) 전력 집적회로(IC)는 컴팩트한 서버 인클로저에서 필요한 전력 밀도와 효율성을 달성할 수 있는 중요한 수단을 제공합니다. 동시에 자동차 산업의 전기자동차(EV)로의 전환은 차량용 충전기 및 DC-DC 컨버터에서 소형, 경량, 고효율 파워 일렉트로닉스에 대한 수요를 촉진하고 있으며, GaN의 장점은 차량 주행거리 연장 및 열 관리 최적화에 직접적으로 기여하고 있습니다.
그러나 보급 확대의 큰 과제는 기초적인 재료과학과 신뢰성 검증으로 집약됩니다. GaN 에피택셜 층과 실리콘 기판 사이의 결정 격자 및 열적 불일치는 여전히 주요 기술적 장벽입니다. 이러한 불일치는 복잡한 버퍼 레이어 구조를 개발해야 하고, 제조 수율에 영향을 미치며, 궁극적으로 디바이스의 내전압 능력을 제한할 수 있습니다. 이러한 기술적 제약은 초기 부품 비용의 상승으로 이어져 신뢰성이 매우 중요한 고전압 산업용도의 진입장벽이 되고 있습니다.
공급망, 제조, 규제 현황
질화갈륨(GaN) 온실리콘공급망은 전통적인 통합 디바이스 제조업체(IDM)와 팹리스/파운드리 생태계를 포괄하는 이원화된 모델로 운영되고 있습니다. 생산은 이미 구축된 실리콘 제조 클러스터를 활용하여 전 세계에 분산되어 있습니다. 금속유기화학기상증착(MOCVD) 반응 장비 및 독점 전구체 재료의 경우, 특정 공급업체 그룹에 대한 의존도가 높으며, 특히 웨이퍼 직경이 커지는 과도기에는 잠재적인 병목현상이 발생할 수 있습니다. 실리콘 기판공급은 성숙해졌지만, GaN 디바이스의 패키징과 테스트에는 고주파 성능을 관리하기 위한 고도의 전문 기술이 필요합니다.
정부 규제는 더 높은 에너지 효율 기준을 의무화함으로써 직접적인 수요 견인차 역할을 하고 있습니다. 예를 들어, 유럽연합의 에코 디자인 지침은 에너지 관련 제품에 대한 최소 효율 요건을 설정하고 있으며, 제조업체들이 이를 준수하기 위해 고효율 질화갈륨(GaN) 온실리콘 파워 디바이스를 채택하도록 사실상 유도하고 있습니다. 미국에서는 CHIPS and Science Act(CHIPS and Science Act)를 통해 광대역 갭 재료를 포함한 국내 반도체 제조 및 연구를 촉진하고, 전략 및 국방용 GaN 기술에 대한 투자를 촉진하고 있습니다. 중국의 '중국 제조 2025' 산업 정책은 광대역 갭 반도체 주도권 확보를 목표로 하고 있으며, 가전기기에서 5G 인프라에 이르는 광범위한 응용 분야에서 거대한 국내 수요를 창출하고 현지 생산 능력의 가속화를 촉진하고 있습니다.
부문별/지역별 분석
전력 스위칭 장치 분야는 GaN의 고주파 스위칭 동작 특성으로 인해 주요 수요처이며, GaN의 고주파 스위칭 동작 특성이 주도하고 있습니다. 이 특성으로 인해 전력 변환 단계에서 더 작고 가벼운 수동 부품을 사용할 수 있어 데이터센터 및 통신 장비용 전원장치의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 소비자 가전 시장에서 소형 고속 충전 솔루션에 대한 수요는 GaN-on-Silicon 스위치가 제공하는 높은 전력 밀도에 전적으로 의존하고 있습니다.
200mm 웨이퍼 제조로의 전환은 시장에 중요한 전환점이 될 것입니다. 150mm에서 200mm 플랫폼으로 전환하면 사용 가능한 다이 면적이 크게 증가하여 개별 다이당 가공 비용이 크게 절감됩니다. 이러한 규모의 경제는 GaN이 대량 생산 및 비용 중심 시장(대중 소비자용 전원 어댑터 및 산업용 전원 공급 장치 등)에서 경쟁력을 갖추는 데 매우 중요합니다. 이들 시장에서는 실리콘과의 가격차이가 역사적 장벽으로 작용해 왔습니다.
지역별로 보면 수요 패턴이 확연히 다릅니다. 미국 시장은 고성능 데이터센터, 통신, 국방 분야의 강력한 수요가 특징이며, 정책 이니셔티브가 안전한 국내 공급망의 필요성을 촉진하고 있습니다. 유럽의 산업 거점인 독일에서는 규제 환경과 시스템 수준의 효율성 및 총소유비용(TCO)에 초점을 맞춘 엔지니어링으로 인해 자동차 및 산업 자동화 분야에서 견조한 수요를 보이고 있습니다. 중국은 수요 및 공급 측면에서 가장 큰 단일 시장이며, 국가 주도의 산업 정책으로 시장이 적극적으로 추진되고 있어, 방대한 국내 제조거점을 위해 대량 생산이 가능하고 가격 경쟁력이 있는 GaN-on-Silicon 웨이퍼에 대한 수요가 매우 높습니다.
경쟁 환경
경쟁 구도는 계층화되어 있으며, 대규모의 다각화된 IDM(수직 통합형 반도체 제조업체)이 민첩한 순수 GaN 기술 기업과 경쟁하고 있습니다. 주요 경쟁 분야는 성능당 비용, 대구경 기판의 제조 수율, 통합 솔루션 개발입니다.
GaN-on-Silicon 시장은 에너지 효율과 전력 밀도 요구 사항의 돌이킬 수 없는 추세에 힘입어 뚜렷한 성장 궤도에 올라서고 있습니다. 이 기술의 대중화는 대형 웨이퍼의 수율 향상을 위한 에피택셜 공정의 지속적인 혁신과 기존 실리콘 솔루션과의 비용 패리티를 달성하기 위한 전략의 성공 여부에 달려 있습니다.
기업들은 어떤 목적으로 저희 보고서를 사용하나요?
산업 및 시장 분석, 기회 평가, 제품 수요 예측, 시장 진출 전략, 지역 확장, 자본 투자 결정, 규제 프레임워크 및 영향, 신제품 개발, 경쟁사 정보 수집
Gallium Nitride (GaN)-On-Silicon Market is expected to grow at a 22.59% CAGR, reaching USD 3.191 billion in 2030 from USD 1.152 billion in 2025.
Gallium Nitride on Silicon (GaN-on-Silicon) technology represents a fundamental architectural shift within the power and radio frequency (RF) electronics sectors. This approach leverages the superior wide bandgap properties of GaN-including high breakdown voltage, exceptional electron mobility, and fast switching speeds-while being manufactured on the mature, high-volume, and cost-effective silicon semiconductor infrastructure. This heterogeneous integration directly addresses the performance limitations of conventional silicon, enabling significant advancements in system miniaturization, energy efficiency, and overall cost reduction. Consequently, GaN-on-Silicon is positioned as a critical enabling technology for next-generation power conversion systems and high-frequency communication architectures.
Core Market Dynamics: Drivers and Constraints
Market expansion is primarily driven by the global, systemic imperative for enhanced energy efficiency and increased power density across electronic systems. The intrinsic advantages of GaN High Electron Mobility Transistors (HEMTs), such as low on-resistance and high-frequency switching capability, are creating direct demand across several high-growth sectors. The escalating power requirements of artificial intelligence (AI) data centers, for instance, necessitate power supplies that far exceed the capabilities of traditional servers. GaN-on-Silicon power integrated circuits (ICs) provide a critical pathway to achieving the requisite power density and efficiency within compact server form factors. Simultaneously, the automotive industry's transition to electric vehicles (EVs) fuels demand for smaller, lighter, and more efficient power electronics in on-board chargers and DC-DC converters, where GaN's advantages directly contribute to extended vehicle range and optimized thermal management.
A significant challenge to widespread adoption revolves around fundamental material science and reliability verification. The lattice and thermal mismatch between the GaN epitaxial layer and the silicon substrate remains a primary technical obstacle. This mismatch necessitates the development of complex buffer layer structures, which can impact manufacturing yields and ultimately limit the voltage-handling capability of the devices. These technical constraints contribute to higher initial component costs, creating a barrier for entry into highly reliability-sensitive, high-voltage industrial applications.
Supply Chain, Manufacturing, and Regulatory Landscape
The GaN-on-Silicon supply chain operates on a dual-track model, encompassing traditional Integrated Device Manufacturers (IDMs) and a fabless/foundry ecosystem. Production is globally distributed, leveraging established silicon manufacturing clusters. A critical dependency exists on a specialized group of suppliers for Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) reactors and proprietary precursor materials, creating potential chokepoints, especially during the transition to larger wafer diameters. While the silicon substrate supply is mature, the packaging and testing of GaN devices require advanced, specialized capabilities to manage high-frequency performance.
Government regulations are acting as direct demand levers by mandating higher energy efficiency standards. The European Union's Ecodesign Directive, for example, sets minimum efficiency requirements for energy-related products, effectively compelling manufacturers to adopt high-efficiency GaN-on-Silicon power devices to comply. In the United States, the CHIPS and Science Act promotes domestic semiconductor manufacturing and research, including wide bandgap materials, thereby stimulating investment in GaN technology for strategic and defense applications. China's "Made in China 2025" industrial policy explicitly targets wide bandgap semiconductor dominance, driving massive internal demand and accelerating local production capacity for applications ranging from consumer electronics to 5G infrastructure.
Segmental and Geographical Analysis
The power switching device segment is a primary demand center, driven by GaN's ability to operate at high switching frequencies. This characteristic allows for the use of smaller, lighter passive components in power conversion stages, leading to a radical reduction in the size and weight of power supply units for data centers and telecommunications equipment. Furthermore, the consumer electronics market's push for compact, fast-charging solutions relies entirely on the high-power density enabled by GaN-on-Silicon switches.
The transition to 200 mm wafer manufacturing is a critical inflection point for the market. Moving from 150 mm to 200 mm platforms yields a substantial increase in usable die area, which dramatically reduces the processing cost per individual die. This economy of scale is paramount for enabling GaN to compete in high-volume, cost-sensitive markets like mass-market consumer power adapters and industrial power supplies, where the price differential with silicon has been a historical barrier.
Geographically, demand patterns are distinct. The United States market is characterized by strong demand from high-performance data centers, telecommunications, and defense sectors, with policy initiatives reinforcing the need for a secure, domestic supply chain. Germany, as a European industrial hub, exhibits robust demand from the automotive and industrial automation sectors, driven by a regulatory environment and an engineering focus on system-level efficiency and total cost of ownership. China represents the largest single source of both supply and demand, with its market aggressively driven by state-backed industrial policy, creating intense demand for high-volume, cost-competitive GaN-on-Silicon wafers for its vast domestic manufacturing base.
Competitive Environment
The competitive landscape is stratified, featuring large, diversified IDMs competing with agile, pure-play GaN technology companies. The central battlegrounds are cost-per-performance, manufacturing yield on large-diameter substrates, and the development of integrated solutions.
The GaN-on-Silicon market is on a clear trajectory of growth, fueled by irreversible trends in energy efficiency and power density requirements. The technology's path to ubiquity is contingent upon continued innovation in epitaxial processes to improve yields on larger wafers and the successful execution of strategies to achieve cost parity with incumbent silicon solutions.
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