世界各国は脱炭素、純ゼロ炭素排出の目標の実現に努力しており、重要なルートの1つはエネルギー需給のさらなる電化である。効率的な電源変換は両者の重要な推進要因である。供給側の再生可能エネルギー電力変換用途（例えば太陽エネルギーインバータ）と需要側の交通電化は、いずれも炭化ケイ素（SIC）や窒化ガリウム（GaN）などのワイドバンドギャップ（WBG）パワー半導体を用いて優位性を得た例の電力変換効率と電力密度である。

世界的な電化の向上：

電力需要の増加は様々な要因によって推進され、そのいくつかの要因は以下の通りである：

コスト改善、技術・インフラのさらなる需要がもたらされるにつれ、化石燃料内燃機関から電気自動車（EV）への転換が加速している。

住宅と商業家庭の暖房における電動ヒートポンプへの転換は、コストと相対的に伝統的なガスボイラーの効率の大幅な向上によって再び推進されている。鉄鋼生産など他の工業用途でも電気炉の使用が増えている。大量化学品の生産や貨物輸送鉄道など、水素を使用して熱を発生させる用途には、電気エネルギーが必要になると予想されています。

デジタル経済の成長と人工知能（AI）の使用により、世界のデータ量は大幅に増加した。データセンターとその冷却システムには大量のエネルギーが必要です。

世界のエネルギー消費に占める電力の割合は約20%である。今後数年でこの傾向は加速し、2050年までに純ゼロ排出シナリオは50%1を超える見通しだ。GaNパワー半導体が重要な役割を果たすと予想されるいくつかの重要な需給分野を見てみましょう。

太陽エネルギー

GaNベースのマイクロインバータ、最適化器、電力調整器は、家庭、充電ステーション、電気自動車に電力を供給するために、光起電力パネル（PV）で発生した直流電力をより効果的に利用可能な交流電力に変換する。住宅太陽光の平準化エネルギーコスト（LCOE）は2024年にさらに低下し、ますます経済的なソリューションになると予想されている。高電力光起電力パネルとバッテリストレージソリューションのニーズにより、高電力インバータのニーズが高まります。GaNベースのソリューションは、より高い効率、より小さなシステムサイズ、より簡単なトポロジを実現します。

双方向マイクロインバータトポロジは、エネルギー貯蔵ソリューション（ESS）をより容易に効率的に統合することができる。同報告書はまた、マイクロ電力網（5 kW-500 kW）であれ、集中型公共事業規模発電（数百メガワット）であれ、光起電力発電はより高いレベルの知能を主流電力網に溶け込むと予測している。これにより、農村部と都市部のエネルギー独立性と復元力が確保される。

データセンター

IEAのデータによると、2022年までにデータセンターが消費する電力は全世界の総電力の約2%（約460 TWh）を占め、そのうち40%が冷却に使用される。世界で作成されたデータ量は指数的に増加し、2025年には175 ZBに達し、2010年より146倍2増加すると予想されている。人工知能の使用は計算ニーズを大幅に増加させ、エネルギーフットプリントを増加させた。例えば、単一生成人工知能クエリの炭素足跡は、検索エンジン要求の4倍3であると考えられている。

データセンター応用はGaNパワー半導体に対する需要が強い。新しい政府規制はこのプロセスを加速させるだけだ。サーバの電源電力変換効率における電源利用効率（PUE）の脆弱性は解決される見込みであり、同時にデータセンターの効率要件も高くなるだろう。GaNを用いてより低い温度で動作する利点は、冷却電力と寸法要件を低減することである。コールドプレートの液体冷却の勢いは、サーバのパフォーマンスを向上させることもできます。

電気自動車

電気自動車の販売台数は堅調な伸びを示し、2024年には21%増、2030年には世界の自動車販売台数の3分の2を上回る見通しだ。SiCパワーデバイスは電気自動車牽引インバータにおいて主導的な役割を果たしている。自動車市場では、GaNは今後数年でますます重要な役割を果たすと予想されている。GaNパワー半導体は、400 VバスシステムにおけるSiおよびSiCソリューションの経済的で効率的な代替品とみなされる可能性がある。

車載充電器（OBC）とDC−DCコンバータはGaNの最初の応用目標である可能性がある。急速充電800 Vバスシステムでは、多段GaNトポロジも実行可能なソリューションになり得る。バッテリーコストが低下するにつれて、GaNの向上した効率と電力密度は、電気自動車の走行距離を向上させながら、全体的なコストを削減することができます。

消費者とビジネス市場

2024年から欧州連合（EU）内で販売される携帯電話、タブレット、カメラにはUSB Type-C充電ポートが必要になる。これにより、エンドユーザーエクスペリエンスがシンプルになります。より電力レベルの高い同じ電源アダプタを使用すると、携帯電話からノートパソコンまでさまざまなデバイスに使用でき、充電体験を簡単にすることができます。GaNデバイスは多くの電源アダプタに広く応用されており、高効率と小占有面積の要件がこの傾向を加速させる。

ドイツ・ミュンヘンなどの大都市では、スマートフォンにこれらの高効率充電器を使用することで、年間2.3 GWh以上の家庭エネルギーを節約し、1.1 ktのCO 2当量排出を削減することができる。オーディオ業界も、Dクラスのオーディオ設計にGaNの卓越した性能を利用して、自動車オーディオシステムをより軽く、より小さく、より効率的にすることができます。効率的な数キロワットの専門オーディオ増幅器システムはGaNによって実現される。GaNを採用したよりシンプルなデザインの高忠実な消費オーディオは、消費者に顕著なオーディオ体験の改善をもたらします。

注目すべきは、英飛凌科技が2023年10月にGaN Systemsを買収したことだ。これは彼らのGaN路線図を加速させた。彼らのGaN製品ポートフォリオには、100 Vから700 Vの範囲の電圧を持つ一連のe-mode GaN HEMTデバイスが含まれており、さまざまな革新的なSMTパッケージが採用されています。これらのデバイスは、電気自動車から電源アダプタなどのアプリケーションで重要な役割を果たし、純ゼロ経済の目標を達成するのに役立つと予想されています。

浮思特科技はパワーデバイス分野を深く耕し、IGBT、IPMモジュールなどのパワーデバイス及びMCUとタッチチップを顧客に提供し、コア技術を持つ電子部品サプライヤーとソリューション商である。