日本GaN半導体製造市場：AIデータセンターと高効率電力変換が次世代GaN製造需要を促進

東京、日本 - 日本のGaN半導体製造市場は、高効率な電力変換、AIデータセンターインフラ、電気自動車、産業オートメーション、通信、民生用エレクトロニクス、次世代エネルギーシステムへの需要に支えられ、研究・選択的な商用化の段階から、より広範な量産段階へと移行しています。

日本のGaN半導体製造市場は、高効率な電力・高周波半導体ソリューションへの需要が高まる中、勢いを増しています。電気自動車、民生用エレクトロニクス、通信、電力システムなどでの導入拡大により、2036年まで強力な市場機会が創出されると予想されています。

窒化ガリウム（GaN）は、高いスイッチング周波数、低い電力損失、小型化、高い電力密度が重要となる用途で、ますます魅力的な材料となっています。日本政府は、将来の半導体戦略の一環としてGaN/Ga?O?パワー半導体の商用化を明確に位置付けており、NEDOのプログラムもGaNウェハ、デバイス、アプリケーションの開発を支援しています。

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そのため、市場機会は従来のGaN充電器を超えて、650Vクラスのパワーデバイス、AIサーバー向け電源、EVオンボードチャージャー、産業用電源、通信機器、再生可能エネルギーシステム、RFデバイス、先進GaN基板へと拡大しています。

日本GaN半導体製造市場の概要

日本には、材料、ウェハ、装置、デバイス製造、パッケージング、パワーエレクトロニクス、自動車エレクトロニクス、産業システムにまたがる、確立された半導体製造エコシステムがあります。このエコシステムは、国内GaN製造にとって重要な基盤となっています。

従来のシリコン半導体製造とは異なり、GaN製造には以下のような専門技術が必要です。

- GaNエピタキシャル成長
- GaN-on-SiおよびGaN-on-GaNウェハ
- 高品質基板
- MOCVD成膜
- デバイス分離
- オーミックコンタクト
- ゲート構造
- 高電圧信頼性
- 熱管理
- 先進パッケージング
- パワーモジュール統合

日本では、外部サプライヤーに全面的に依存するのではなく、信頼性の高い国内生産能力を確立することに戦略的な重点がますます置かれています。

NEDOの現在のプログラムでは、GaN-on-GaNウェハおよび高周波デバイス開発が具体的に対象となっており、2024～2029年に実施される国家技術開発プログラムの一つには、三菱ケミカルと東芝インフラシステムズが参加しています。

AIデータセンターがGaNの主要な市場機会に

AIコンピューティングの急速な拡大により、GaN半導体製造に新たな用途分野が生まれています。

AIサーバーは従来型のコンピューティングシステムよりも大幅に多くの電力を消費するため、データセンターの電力供給チェーン全体で高効率な電力変換の重要性が高まっています。

GaNは以下の用途に貢献できます。

- サーバー用電源
- AC-DC変換
- DC-DC変換
- 高周波電力ステージ
- 力率改善（PFC）システム
- 中間バスコンバーター
- ラックレベルの電力アーキテクチャ
- 高密度電源

この機会はすでに日本での商用生産計画へと移行しています。

ROHMは2026年2月、GaNの開発・製造技術とTSMCのGaNプロセス技術を組み合わせ、ROHMグループ内に統合生産体制を構築すると発表しました。ROHMは2027年に生産体制を構築する計画であり、AIサーバーやEVなどの用途から高まる需要を具体的に挙げています。

これは日本市場における重要な転換を示しています。GaNは単なる民生用充電器向け技術から、インフラを支える半導体へとますます移行しています。

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8インチGaN製造が戦略的重点に

ウェハ径と製造コストの経済性は、日本のGaN産業の次の発展段階において重要な要素となります。

ROHMは2026年6月、浜松工場におけるGaNエピタキシーの内製化に向け、AIXTRONのG10-GaN成膜装置を採用したと発表しました。この装置は、650Vおよび100Vのパワーデバイスプラットフォームを支える8インチGaNエピタキシャルウェハの量産に向けて立ち上げが進められています。

この動きは、日本の製造エコシステムに以下のような影響をもたらします。

1. 国内エピタキシー能力の強化
2. ウェハ生産量の増加
3. 生産スケーラビリティの向上
4. GaN材料品質の管理強化
5. 650Vクラスのパワーデバイスの拡大
6. より統合されたサプライチェーンの構築

より大口径のウェハへの移行は、日本の装置、材料、基板、計測、プロセス制御、パッケージングの各サプライヤーにも新たな機会を創出する可能性があります。

650V GaNが高付加価値の製造需要を創出

650Vセグメントは、民生用パワーエレクトロニクスと高出力産業用途の間をつなぐため、特に重要です。

ROHMは2023年から650V GaNプロセスを採用しており、サーバー電源、オンボードチャージャー、DC-DCコンバーターなどの用途向けにEcoGaN製品ファミリーを開発しています。

そのため、日本の製造機会は以下の分野に広がっています。

- 650V GaN HEMT
- サーバー電源
- EVオンボードチャージャー
- 産業用AC-DCコンバーター
- 通信電源システム
- 太陽光発電用電力変換
- エネルギー貯蔵システム
- 高密度アダプター

デバイスの信頼性が向上するにつれて、高電圧GaNの採用拡大は、製造数量の成長を支える重要な要因となる可能性があります。

EVと自動車向けGaNが市場対象を拡大

日本の自動車産業は、もう一つの長期的な大きな機会を提供しています。

GaNデバイスは、以下で使用される電力変換システムの効率向上と小型化に貢献できる可能性があります。

- オンボードチャージャー
- DC-DCコンバーター
- 補助電源
- 充電インフラ
- 自動車用電力管理
- 高周波電力変換

ROHMは以前からTSMCと車載GaNについて協業しており、2026年の製造戦略でもAIサーバーと並んでEV用途を成長分野として明確に位置付けています。

ただし、自動車への採用には、民生用途と比較して大幅に厳格な信頼性要件と認定が求められます。そのため、車載GaN製造は、シリコンやSiCを直ちに大規模に置き換えるのではなく、段階的な認定とプラットフォーム統合を通じて発展する可能性が高くなっています。

産業用電源向けGaN

日本の産業オートメーション分野も、強力な用途機会となっています。

NEDOのグリーンイノベーション基金では、次世代高電力密度産業用電源向けGaNパワーデバイスの開発が明確に対象となっており、用途には**サーバー、通信、ファクトリーオートメーション（FA）**などが含まれています。

ーンイノベーション基金

これは日本の製造業基盤と密接に関連しています。

想定される用途には以下があります。

- FA向け電源
- 産業用ロボット
- サーボシステム
- CNC装置
- 半導体製造装置
- 通信インフラ
- 産業用モーター制御システム
- 高周波コンバーター

電源装置の効率を維持しながら小型化できることは、キャビネット内のスペース、熱管理、エネルギー消費が重要となる用途において、大きな価値を生み出す可能性があります。

GaN国内材料・ウェハ技術

GaN製造の成長は、上流の材料エコシステムの品質と経済性に大きく依存しています。

日本は、半導体材料および化合物半導体研究において高い能力を有しています。GaNコンソーシアムには、旭化成、三菱ケミカル、東芝、フジキン、東京エレクトロン、NIMS、AIST、ソニーセミコンダクタソリューションズ、富士通、富士電機などが参加しており、日本のGaN関連エコシステムの広がりを示しています。

重要な製造分野には以下があります。

- GaN基板
- GaN-on-Siウェハ
- GaN-on-GaNウェハ
- エピタキシャルウェハ
- バッファ層
- 高純度材料
- 前駆体
- プロセスガス
- メタライゼーション材料
- ウェハ洗浄用薬品
- パッケージング材料

NEDOは、大口径・高品質なガリウム系化合物半導体ウェハの開発、特にGaN-on-GaNウェハ技術の開発も支援しています。

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GaN製造装置が新たな機会を創出

国内GaN生産が拡大するにつれて、市場対象はデバイスメーカー以外にも広がっています。

主な装置機会には以下があります。

- MOCVD装置
- エピタキシー装置
- プラズマエッチング装置
- 成膜装置
- リソグラフィー装置
- ウェハ洗浄装置
- 急速熱処理装置
- 計測装置
- 欠陥検査装置
- ウェハテスト装置
- 信頼性試験装置
- パッケージング装置

ROHMの浜松工場におけるGaNエピタキシーの内製化は、製造投資が特殊な成膜・プロセス装置への需要を刺激する可能性を示しています。

日本の装置サプライヤーにとって、GaNはシリコンおよび化合物半導体製造で培った既存の専門知識を活用しながら、ワイドバンドギャップ材料向けに最適化されたプロセスを開発する機会となっています。

高周波・RF向けGaN用途

日本におけるGaN製造は、パワーエレクトロニクスに限定されません。

GaNの高周波特性は、以下のようなRF用途で魅力的です。

- 5Gインフラ
- 衛星通信
- レーダー
- 防衛エレクトロニクス
- 高周波送信機
- マイクロ波システム
- 航空宇宙エレクトロニクス

日本の国家技術開発プログラムには、GaN-on-GaNウェハおよび高周波デバイスが含まれており、日本がパワー用途とRF用途の双方を追求していることを示しています。

これにより、高周波デバイス製造、基板エンジニアリング、パッケージング、熱管理に関する専門知識を持つメーカーに、差別化された機会が生まれています。

日本の半導体政策がGaNの商用化を支援

日本の半導体戦略では、GaNおよびGa?O?を商用化の対象となる次世代パワー半導体技術として明確に位置付けています。また、パワー半導体向けの国内生産インフラの強化や、先進材料・製造能力の開発も掲げています。

日本の半導体市場全体も拡大しています。米国国際貿易局（ITA）は、WSTSを引用し、日本の半導体市場がAIデータセンター投資と半導体需要に支えられ、2026年に571億米ドルに達すると予想しています。日本政府も同時に、2030年度までの半導体・AIインフラへの支援を拡大しています。

GaNメーカーにとって、これはエコシステム上の優位性を生み出します。半導体装置、材料、パワーエレクトロニクス、AIインフラ、自動車への投資が同時に進展しているためです。

主な製造上の課題

大きな機会がある一方、日本のGaN半導体製造市場はいくつかの課題に直面しています。

高い製造コスト

GaNウェハおよびエピタキシープロセスは、成熟したシリコン製造と比較して依然として高コストです。歩留まりとウェハ製造コストの改善が不可欠となります。

基板品質

欠陥密度、結晶品質、ウェハ均一性、基板コストは、高性能GaNデバイスにとって依然として重要な障壁となっています。

信頼性

自動車、産業、サーバー用途では、長い動作寿命と、熱・電気的ストレス下での予測可能な性能が求められます。

SiCとの競争

GaNとSiCは相互補完的な技術であり、完全に置き換え可能なものではありませんが、一部のパワーエレクトロニクス用途では競合します。デバイスの選択は、電圧、周波数、スイッチング特性、熱要件、コスト、システムアーキテクチャによって決まります。

製造規模

日本国内のGaN製造を、確立された国際的なサプライチェーンに対して経済的に競争力のあるものにするには、十分な生産規模が必要です。

競争環境

日本のGaN製造エコシステムには、既存のパワー半導体メーカー、エレクトロニクス企業、材料サプライヤー、研究機関、装置メーカー、国際的な技術パートナーが含まれます。

主要企業・エコシステム参加企業には以下があります。

- ROHM
- 東芝デバイス＆ストレージ
- 三菱ケミカル
- 三菱電機
- 富士電機
- デンソー
- AIST
- NIMS
- 東京エレクトロン
- 旭化成
- TSMC
- AIXTRON

ROHMの2026年の発表は特に重要です。国内製造、外部プロセス技術、専用GaNエピタキシーを組み合わせており、日本の競争モデルが、完全な自社開発プロセスだけでなく、戦略的な技術パートナーシップをますます取り入れる可能性を示しています。

日本GaN半導体製造市場の展望

日本のGaN半導体製造市場は、より商業化を重視した段階へと移行しています。

短期的に最も重要な機会は、AIサーバー用電源、650V GaNデバイス、産業用電源、通信インフラ、EVオンボード充電、高周波用途を中心に生まれると予想されます。

製造業界の進化は、以下のようにまとめることができます。

研究開発 → パイロット製造 → 8インチエピタキシー → 650V生産 → AI・産業用途への採用 → 車載認定 → 国内での大規模製造

日本は、半導体材料の専門知識、パワーエレクトロニクス能力、自動車製造、産業オートメーション、政府支援、高度な半導体製造装置という組み合わせにより、GaN商用化に向けた強固な基盤を有しています。

ROHMの浜松工場における8インチGaNエピタキシーの開発と、TSMCの技術を活用した2027年の生産システム構築計画は、日本のGaN製造がより大規模な商用展開へ移行していることを示す特に重要な指標となっています。



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