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自律走行車・電気自動車向け半導体 2023-2033年Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033 本レポート「自律走行車・電気自動車向け半導体 2023-2033年」は、電動化や自律走行車（AV）といった自動車業界のメガトレンドが、半導体業界に新たな成長とチャンスをもたらしていることを深く掘り下げて解説... もっと見る
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サマリー
本レポート「自律走行車・電気自動車向け半導体 2023-2033年」は、電動化や自律走行車（AV）といった自動車業界のメガトレンドが、半導体業界に新たな成長とチャンスをもたらしていることを深く掘り下げて解説しています。これらのトレンドは、自動運転におけるLiDARなど、自動車に搭載される新しい部品を必要とし、それに伴いリン酸インジウムレーザーエミッターなどの新しい半導体を必要とします。先進運転支援システム、自動運転、電動化、通信とインフォテインメント、一般的なMCUアーキテクチャの各分野における18のコンポーネントについて、半導体の含有量と使用する半導体技術に影響を与えるトレンドを分析した。
半導体技術は、現代のすべての自動車の中核をなしています。その存在感と普及率は、過去数十年の間にマイクロコントローラーの形で急速に高まり、現在では車両操作のほぼすべての側面を支配しています。マイクロコントローラーは、クルマ全体にわたって、入力の伝達、動作の実行、計算の実行を行います。これにより、自動車は「車輪の上のコンピューター」であるとの認識が一般に広まりました。当然のことながら、下の図に示すように、車載用MCUは車内で半導体の価値を生み出す主要部品となっています。
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現在と2033年の平均的な自動車に搭載されている半導体ウェハの値
出典：IDTechEx
IDTechExの「自律走行車と電気自動車向け半導体 2023-2033」レポートによると、自動車内のMCUの価値は今後も成長し続けることが分かっています。これは、ウェハ収益のCAGR 9.4%に寄与しますが、成長の多くは、先進運転支援システム（ADAS）、自律走行車（AV）、自動車の電動化における半導体需要の拡大によってもたらされるでしょう。これらの新しいコンポーネントにはMCUが追加で必要になるだけでなく、自動運転で行われる高度で集中的な処理により、より多くの最先端半導体技術が車両に採用されることになります。
急成長するADAS・自律走行車向け半導体
ADASと自律走行車は、超人的な安全性を提供することで、交通業界に革命をもたらすと期待されています。このような超人的な能力を提供するのは、一連のセンサーとコンピューターであり、これらのセンサーが機能し、最高のパフォーマンスを発揮するためには、高度な半導体技術に依存しています。このように、ADASと自律走行車は、自動車用半導体市場にとって大きな恩恵となることでしょう。本レポートの調査結果によると、ADASおよびAVアプリケーション向けの半導体ウェーハの売上は、10年間のCAGRが29%で成長するとされています。この高い成長率を後押しする要因は、次の3つである：
本レポートでは、これらのトレンドの詳細と半導体市場への影響について解説しています。特に注目されるのは、LiDARが牽引する非シリコンベースの半導体需要の拡大です。現在、ほとんどのLiDARは近赤外線（NIR）領域で動作し、代表的な波長は905nmで、これはシリコン光検出器で実現可能です。しかし、LiDARの将来は、波長1,550nmの短波長赤外線（SWIR）領域が使用されるようになると考えられています。この傾向は、下図に示す1,550nmのLiDARの発表が圧倒的に多いことからもわかります。本レポートでは、155nm LiDARの優位性と、この切り替えがさまざまな半導体技術における需要の変化に与える影響について詳しく解説しています。
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出典：IDTechEx
テスラが公然とアンチ・ライダーを表明している一方で、ウェイモ、クルーズ、ダイムラー、ホンダといった他の自律化分野の主要プレイヤーは、いずれも高度な自動運転車にLiDARを採用しています。実際、2022年末時点でSAEレベル3（特定の条件下でドライバーの注意を必要としない）の使用が認定された車両は、メルセデスSクラスとホンダレジェンドの2台しか走っていません。IDTechExは、今後10年間でSクラスに続く多くのハイエンド車が登場し、レベル3技術が広く普及することを期待しています。もちろん、このような高度な自動車に必要なセンサーやコンピュータなど、あらゆる種類の半導体需要を促進することになります。しかし、自動車市場のもう一つの大きなトレンドとして、半導体需要に影響を与えるのが電動化です。
自動車の電動化に対応する半導体
自動車業界では、電動化による脱炭素化が求められており、2022年には電気自動車（EV）の販売台数が新車販売台数の約10%にまで増加しました。EVは現在、アーリーアダプターの段階を脱し、アーリーマジョリティと幅広い普及に向かいつつある。EV、そのパワーエレクトロニクス、バッテリーパックは、半導体業界をより成長させる新たな要求をもたらします。
OEMは、自動車の効率を上げることで航続距離を伸ばす方法を常に模索しており、その1つの手段として、シリコンベースのインバーターから炭化ケイ素ベースのインバーターへの移行が人気を集めています。まず、一部のOEMは、400Vから800Vのアーキテクチャへの移行を計画しています。電圧が高いほど、同じ電力を得るために必要な電流量が減るため、パワートレイン・システムにおけるオーミック損失による無駄が減り、効率が向上する。炭化ケイ素は、より高い電圧に適しているため、Siよりも賢明な選択と言えます。しかし、2つ目の採用理由である400Vでは炭化ケイ素の方がSiよりも効率が良いため、テスラのようなプレーヤーは、既存の400Vスーパーチャージャーネットワークで800Vに移行するのは困難であるにもかかわらず、興味を示しています。本レポートでは、シリコン、炭化ケイ素、そしてさらに新しい技術である窒化ガリウムの長所と短所を取り上げ、これらの新技術が半導体ウェハ市場にどのような影響を与えるかを解説しています。
ここでは、2033年までの10年間で、ADASとAV、電動化通信とインフォテインメント、車両用MCUのウェーハ数量、売上高、原材料需要を予測しています。さらに詳細な情報を得るために、本レポートでは400以上の予測行を含むデータベースを提供しています。本レポートでは、4つの主要な車両分野、4つの自動化レベル、3つのパワートレインタイプ（ICE、EV、PHEV）を考慮した18のコンポーネントをカバーし、ウェハ数量、収益、原材料需要などを提供しています。
主要な側面
市場予測：
10年間の詳細な市場予測
10年間の市場予測は、以下のように分かれています。
Summary
この調査レポートは、電動化や自律走行車（AV）といった自動車業界のメガトレンドが、半導体業界に新たな成長とチャンスをもたらしていることについて詳細に調査・分析しています。
主な掲載内容（目次より抜粋）
Report Summary
The "Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033" report provides a deep dive into how megatrends in the automotive industry, such as electrification and autonomous vehicle (AV) are bringing new growth and opportunity to the semiconductor industry. These trends require new componentry on vehicles, such as LiDAR in automation, and with them new semiconductors, such as indium phosphate laser emitters. Eighteen components across the areas of advanced driver assistance systems, automated driving, electrification, communications & infotainment, and general MCU architectures are analysed for semiconductor content and trends which will impact semiconductor technologies used.
Semiconductor technology is at the heart of all modern vehicles. Their presence and prevalence have risen rapidly over the past couple of decades in the form of microcontrollers which now govern almost all aspects of vehicle operation. They communicate inputs, execute actuations and perform calculations across the entire car. This has transformed the public's perception of vehicles into "computers on wheels". Unsurprisingly, and as shown in the graphic below, automotive MCUs are the leading component for generating semiconductor value within the vehicle.
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Semiconductor wafer value in the average vehicle today, and in 2033. Source: IDTechEx
IDTechEx's "Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033" report finds that the value of MCUs within vehicles is going to continue to grow. This will contribute to a wafer revenue CAGR of 9.4%, but much of the growth is going to be driven by growing semiconductor demand within advanced driver assistance systems (ADAS), autonomous vehicles (AV) and vehicle electrification. Not only will these new components require additional MCUs, but the advanced and intensive processing undertaken in automated driving is seeing the adoption of more cutting-edge semiconductor technologies into the vehicle.
Semiconductors for ADAS and autonomous vehicles, a rapidly growing sector
ADAS and autonomous vehicles promise to revolutionise the transportation industry with the superhuman safety they can offer. Providing these superhuman capabilities are a suite of sensors and computers that rely on advanced semiconductor technologies to function and provide the best performance. As such ADAS and autonomous vehicles are going to be a great boon to the automotive semiconductor market. According to the findings of this report the semiconductor wafer revenue for ADAS and AV applications will grow at a 10-year CAGR of 29%. There are three factors that combine to drive this high growth rate:
This report explains all these trends in detail and their impact on the semiconductor markets. Of particular interest is the growth of non-silicon-based semiconductor demand driven by LiDAR. Most LiDARs today operate in the near infrared (NIR) region with a typical wavelength of 905nm, which can be achieved with silicon photodetectors. However, the future of LiDAR is likely to use the shortwave infrared (SWIR) region with a typical wavelength of 1,550nm. This trend within the industry is demonstrated by the overwhelming dominance of 1,550nm LiDAR announcements shown in the chart below. Details pertaining to the superiority of 155nm LiDARs and the impact the switch has on changing demand across different semiconductor technologies are covered in this report.
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Source: IDTechEx
While Tesla has been publicly anti-lidar, other key players in the autonomy space such as Waymo, Cruise, Daimler and Honda are all using LiDAR on their highly automated vehicles. In fact, as of the end of 2022 there have only been two vehicles certified for SAE level 3 use (where the driver's attention is not required under certain conditions) on the road; the Mercedes S-Class and the Honda Legend. IDTechEx is expecting many more high-end vehicles to follow the S-Class over the next 10-years, and for level 3 technologies to be widely available. This will of course drive semiconductor demand across all the sensor types and computers that are needed for these highly advanced vehicles. But another major trend in the automotive market that will impact semiconductor demand is electrification.
Semiconductors for automotive electrification
The automotive industry is under increasing pressure to decarbonise through electrification and In 2022 electric vehicles (EV) sales rose to approximately 10% of all new vehicle sales. EV's are now heading out of the early adopter phase and towards the early majority and wider spread adoption. EVs, their power electronics and their battery packs bring additional demands that drive more growth within the semiconductor industry.
OEMs are always looking for ways to extend range by making the vehicles more efficient and one avenue increasing in popularity is moving from inverters based on silicon to ones based on silicon carbide There are two factors that are pushing electric vehicle OEMs such as Tesla, Mercedes, Audi and Ford towards silicon carbide. Firstly, some OEMs are planning to transition from 400V to 800V architectures. The higher voltage reduces the amount of current required to achieve the same power, this means reduced wastage in the powertrain system from Ohmic losses and increased efficiency. Silicon carbide is much more suited to the higher voltage and is therefore the more sensible choice than Si. However, and the second reason for adoption, silicon carbide is also more efficient than Si at 400V, which is why players like Tesla are interested even though it would struggle to transition to 800V with its existing 400V supercharger network. This report covers the pros and cons of silicon, silicon carbide and the even more nascent gallium nitride, and explains how these new technologies are going to impact the semiconductor wafer market.
The trends mentioned here are forecasted over a 10-year period to 2033 giving wafer volumes, revenues and raw material demand over ADAS and AV, electrification communication and infotainment and vehicle MCUs. For even more granular detail a database with over 400 forecast lines is available with this report. It covers 18 components, across four key vehicle areas, and considering four levels of automation and three different powertrain types (ICE, EV and PHEV), providing wafer volumes, revenues, raw material demand and more.
Key aspects
Technology trends that will impact semiconductor demand
Market Forecasts:
10-year granular market forecasts of
10-year market forecasts split by
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