プログラマブルシリコン市場

市場概要

Reed Intelligence によると、プログラマブル シリコン市場規模は予測期間中に約 12.5% の CAGRで成長する見込みです。

プログラマブル シリコンは、特定のタスクを実行するようにカスタマイズまたはプログラムできる集積回路 (IC) または半導体デバイスの一種です。チップの作成後にハードウェア機能のカスタマイズと再構成が可能になり、柔軟性と適応性が向上します。

プログラマブル シリコンには、フィールド プログラマブル ゲート アレイと複合プログラマブル ロジック デバイスの 2 つの主な種類があります。FPGA は、カスタマイズ可能なロジック ブロック (CLB) とプログラマブル インターコネクトで構成されるプログラマブル シリコン デバイスです。柔軟性が高く、ユーザーはロジック ゲートとそれらの間の接続を変更して、独自のデジタル回路を作成できます。PLD は、サイズと機能が FPGA と同じですが、より小型です。FPGA に似ており、プログラマブル ロジック ブロックとプログラマブル インターコネクトで構成されていますが、より単純なロジック設計と小規模プロジェクトに適しています。

従来の特定用途向け集積回路 (ASIC) で必要な、高価で時間のかかるマスク変更を必要とせずに、特殊なデジタル回路の迅速な試作と開発が可能になります。プログラマブル シリコンは設計と製造のサイクルを最小限に抑え、市場投入までの時間を短縮します。迅速な設計サイクルと変更が可能になり、新しい要件への適応や障害の修正が容易になります。プログラマブル シリコンにより、アプリケーションごとに特別に構築されたチップの必要性が減ります。小規模から中規模の生産や、最終設計が時間の経過とともに変更される可能性がある場合、よりコスト効率の高いオプションとなります。

市場の動向

市場の推進要因

• カスタマイズの需要増加

カスタマイズの需要は、プログラマブル シリコン市場全体の成長を支えています。業界は個々のニーズを満たすカスタマイズされたオプションを求めているため、FPGA や ASIC などのプログラマブル シリコンは、カスタマイズに必要な柔軟性と適応性を提供します。カスタマイズの要件は、ビジネスやアプリケーションによって異なります。プログラマブル シリコン デバイスを使用すると、設計者は独自の機能、アルゴリズム、インターフェイスを作成できるため、さまざまなアプリケーションに適しています。通信、自動車、航空宇宙、民生用電子機器、データ センターなどの業界では、プログラマブル シリコンのカスタマイズ機能を使用して特定のニーズに対応し、これらの業界の需要を促進しています。これにより、プログラマブル シリコン市場の需要が促進されます。

• FPGA技術の進歩

FPGA テクノロジは絶えず変化しており、その結果、パフォーマンス機能が向上し、ロジック ユニットとメモリの容量が増加しています。FPGA アーキテクチャ、製造テクノロジ、設計ツールの進歩により、クロック レートの向上、電力効率の改善、ロジック密度の向上が実現しました。これにより、高度な設計と高性能アプリケーションの作成が可能になり、FPGA ベースのプログラマブル シリコン ソリューションの需要が高まっています。FPGA テクノロジの進歩により、高速トランシーバー、DSP ユニット、組み込みプロセッサ、メモリ インターフェイスなど、多数の機能ブロックを FPGA ファブリックに直接統合できます。この統合により、設計者は幅広い機能セットと強化された柔軟性を手に入れ、さまざまなアプリケーション要件を満たすことができます。したがって、FPGA ベースのプログラマブル シリコン ソリューションは、プログラマブル シリコン市場を牽引する特殊な機能を提供できます。

市場の制約

• 高コスト

プログラマブル シリコン デバイスの高コストは、価格に敏感な企業や業界での採用を妨げる可能性があります。資金が限られている企業は、特に安価な代替品が利用できる場合は、高価なプログラマブル シリコン ソリューションに投資することが難しい場合があります。これにより、新しい企業や人が業界に参入することが難しくなります。メーカーと開発者の利益率が影響を受ける可能性があります。プログラマブル シリコンのコストが高いため、顧客は標準化されたソリューションまたは既製の集積回路を好む場合があります。このため、変更とカスタマイズのメリットがコストの考慮事項を上回る特殊な市場またはアプリケーションに焦点が当てられています。したがって、高コストは、投資家がプログラマブル シリコン市場に投資するための障壁になる可能性があります。

市場範囲

セグメント分析

タイプ別セグメンテーション

• プログラマブルロジック

FPGA は、フィールド プログラマブル ゲート アレイです。これは、デジタル ロジックと電気回路に優れた汎用性と構成可能性を備えたプログラム可能なシリコン デバイスです。FPGA は製造後に再プログラムできるように開発されており、ユーザーは特定のアプリケーションのニーズに合わせてデバイスの機能と動作を変更できます。柔軟性があるため、FPGA はさまざまなロジック機能と回路を実行するように変更または再プログラムできます。FPGA は、プログラム可能なルーティング チャネルによってリンクされた構成可能なロジック ブロック (CLB) のアレイで構成されています。ユーザーは、通常、Verilog や VHDL などのハードウェア記述言語 (HDL) を使用して FPGA をプログラムします。FPGA は、通信、自動車、航空宇宙、産業オートメーションなど、さまざまな業界のさまざまなアプリケーションに適しています。

• CPLD

CPLD は Complex Programmable Logic Device の略です。プログラミングは、VHDL や Verilog などのハードウェア記述言語 (HDL) または CPLD メーカーが提供する専門のソフトウェア ツールを使用して行われます。CPLD は、デジタル ロジック操作を実装することで、デジタル システム内で特定のジョブを実行するように設計されています。一般的な固定機能ロジック回路と比較すると、CPLD は柔軟性、再構成可能性が高く、市場投入までの時間が短くなります。CPLD は、FPGA などの大型のプログラマブル シリコン デバイスよりも消費電力が少なくなります。サイズが小さく、ロジック容量が小さいため、消費電力が少なく、電力が制限された環境やバッテリー駆動のデバイスでのアプリケーションに適しています。CPLD は繰り返し再プログラムできるため、設計変更や反復的な開発サイクルが可能です。

アプリケーションによるセグメンテーション

• 航空宇宙および防衛

高速データ インターフェイスと特殊な通信アルゴリズムは、衛星通信、レーダー システム、安全な軍事ネットワークで FPGA と ASIC を使用して実装できます。航空機の航空電子工学システムには、強力な処理スキルが必要です。飛行制御システム、コックピット ディスプレイ、ナビゲーション、データ収集システムでは、プログラム可能なシリコンを使用します。FPGA と ASIC は、リアルタイム情報、センサー統合、プロトコル変換、制御機能を提供し、安全性、効率性、認識を向上させます。FPGA と ASIC は、自律飛行制御、センサー フュージョン、リアルタイム画像処理、ナビゲーション アルゴリズムを通じて UAV システムのパフォーマンスを向上させます。また、航空宇宙における暗号化アルゴリズム、安全なキー ストレージ、安全な通信プロトコルの実装を可能にし、機密データの安全性を確保するシステムを定義し、サイバーセキュリティを向上させます。

• 自動車

センサー フュージョン、画像処理、レーダー信号処理、およびデータ転送はすべて、プログラマブル シリコンに依存する先進運転支援システム テクノロジの機能です。FPGA と ASIC により、リアルタイムのセンサー データ処理が可能になり、アダプティブ クルーズ コントロール、衝突回避、車線逸脱警報、自動緊急ブレーキなどの ADAS 機能の精度と応答性が向上します。また、ナビゲーション システム、スマートフォン接続、エンターテイメント サービス、通信機能を車両に統合することが容易になります。エンジン コントロール ユニットは、エンジンの動作のさまざまな部分を管理および制御し、プログラマブル シリコンに大きく依存しています。燃料噴射、点火時期、排出ガス管理、およびその他のエンジン特性は、FPGA を使用して正確に制御できます。トルク管理、トランスミッション制御、電気自動車のモーター制御、ハイブリッド システム制御、電力システムのエネルギー管理は、FPGA によって実現可能になります。

• 家電

プログラマブル シリコンは、信号処理、ディスプレイ インターフェイス、オーディオ コーデック、カメラ画像処理、センサー統合などのさまざまな機能を可能にするため、スマートフォンやタブレットには欠かせません。ゲーム コンソールでは、プログラマブル シリコンを使用して、複雑なグラフィック レンダリング、オーディオ処理、ユーザー入出力インターフェイスを制御します。FPGA はパフォーマンスを向上させ、よりスムーズなゲーム体験を提供します。テレビやセットトップ ボックスでは、プログラマブル シリコン デバイスが、ビデオ処理、マルチメディア ストリーミング、ユーザー インターフェイスのカスタマイズ、ネットワークの可能性など、さまざまな機能に使用されています。プログラマブル シリコンを使用するデバイスには、スマートウォッチ、フィットネス トラッカー、メガネなどがあります。

• 産業

プログラマブル シリコンは、基地局、ルーター、スイッチ、ネットワーク処理ユニットなどの通信インフラストラクチャでよく使用されます。FPGA は、通信ネットワークで柔軟かつ効率的なデータ処理、パケット スイッチング、プロトコル実装、信号処理を実現します。レーダー システム、航空電子工学、衛星通信、電子戦システム、無人航空機 (UAV)、ミサイル誘導システムは、航空宇宙産業や軍事産業でプログラマブル シリコンに依存しています。自動車産業は、特に先進運転支援システム (ADAS)、インフォテインメント システム、車両接続、エンジン制御ユニット (ECU) でプログラマブル シリコンに大きく依存しています。プログラマブル シリコンを使用する医療機器には、超音波装置、画像システム、患者監視システム、医療機器などがあります。FPGA により、リアルタイムの信号処理、画像分析、データ収集が可能になり、より正確で効率的な医療診断と治療が可能になります。

• 医学

プログラマブル シリコンは、コンピューター断層撮影 (CT) スキャナー、磁気共鳴画像 (MRI) 装置、超音波装置、X 線システムなどの医療用画像システムでよく使用されます。FPGA は、全体的なデータ キャプチャと分析を高速化し、リアルタイムの画像再構成と視覚化を可能にすることで、画像処理に役立ちます。遠隔医療やリモート モニタリング デバイスの開発は、プログラマブル シリコンによって可能になります。これらのデバイスは、バイタル サイン、ECG 信号、血糖値などの患者データをリアルタイムで収集して送信できます。プログラマブル シリコンは、手術用ロボット、輸液ポンプ、美容機器、患者モニタリング システムなどの医療機器の制御と計測に使用されます。プログラマブル シリコンは、ゲノム シーケンシング、バイオインフォマティクス、カスタマイズされた治療に不可欠です。医療研究とプロトタイピングでは、プログラマブル シリコンを使用して新しい医療機器とアルゴリズムを迅速に開発およびテストします。

• コミュニケーション

プログラマブル シリコンは、ルーター、スイッチ、ネットワーク インターフェイス カードなどのネットワーク デバイスで重要です。無線通信システムでは、基地局、無線アクセス ポイント、無線モデムなどのプログラマブル シリコンが使用されます。FPGA は、変調/復調、チャネル コーディング、信号処理アルゴリズムを組み込むことで、Wi-Fi、LTE、5G などの無線プロトコルを実現します。DWDM システム、光スイッチ、トランシーバーは、光ネットワークにおけるプログラマブル シリコンの幅広い用途に使用されています。プログラマブル シリコンは、ファイアウォール、侵入検知および防止システム (IDPS)、仮想プライベート ネットワーク (VPN) ゲートウェイなどのネットワーク セキュリティ アプリケーションでよく使用されます。IoT アプリケーションでは、プログラマブル シリコンは接続、通信、データ処理に使用されます。

地域分析

北米

北米の医療用画像ソフトウェアは、8.5% の CAGR で成長すると予想されています。医療業界はデジタル技術の統合を必要としており、企業にはプログラマブル シリコン市場に参入する大きなチャンスがあります。企業は、運用コストを削減し、効率性を向上させるために、インフラストラクチャを急速に自動化しています。心臓病は、米国における男性、女性、およびほとんどの人種や民族グループの人々の主な死亡原因です。米国 FDA は、心臓超音波、または心エコー検査画像の取得を支援するソフトウェアの配布を承認しました。これらの要因は、医療用画像装置で使用されるプログラマブル シリコン市場を牽引し、業界をさらに牽引します。

ヨーロッパ

ヨーロッパのワイヤレス ヘルスケア市場は、21.5% の CAGR で成長すると予想されています。ヨーロッパは世界で最も先進的なヘルスケア産業の 1 つであり、この地域は最新技術の早期導入者でもあり、ワイヤレス ヘルスケア サービスの台頭を牽引しています。プログラマブル シリコン市場の成長に影響を与える主な要因は、人口の高齢化と長期の慢性疾患による遠隔患者モニタリング ソリューションの需要の増加です。ドイツの電子ガジェット部門は近年大幅に拡大しています。スマートフォン エコシステムが今後も成長し、革新を続ける中、モバイル デバイスはドイツの電子ガジェット市場で最大の市場シェアを占めています。これらのデバイスには、プログラマブル シリコン チップが搭載されています。その結果、この地域でのこれらの商品の需要が、プログラマブル シリコン市場の需要を牽引しています。

アジア太平洋

インド経済のデジタル化により、インドは世界第2位のデジタル顧客基盤を持つようになりました。インド経済をデジタル化する政府のデジタルモデルは、農村、都市、新興地域間の障壁を越え、デジタル格差を解消し、国の最も遠隔地にもテクノロジーを提供しています。さまざまな状況からデバイスを保護するために学生の間でガジェット保険が受け入れられるようになり、一般の人々の間でさまざまな形のガジェットの需要が高まったことで、プログラマブルシリコン市場の成長が促進されています。さらに、世界中のあらゆる分野でデジタル化が進んでいることも、市場の成長を支えています。英国の自動車用リードスイッチ/センサー市場は、5％のCAGRで成長すると予想されています。センサーとスイッチ技術の技術革新により、高度でコンパクトで信頼性の高いリードスイッチが生まれ、自動車業界での使用が促進されています。これにより、この地域のプログラマブルシリコンチップの需要が高まっています。

南アメリカ

ラテンアメリカの自動車用電動アクチュエータ市場は、6.3%のCAGRで成長すると予想されています。この地域での自動化とデジタル化の進展が、自動車用電動アクチュエータ市場を牽引しています。自動車用電動アクチュエータ市場は、特に乗用車における燃費と快適性の需要の高まりにより拡大しています。この地域での認知度と購買力の向上により、近年自動車用デバイスが全体的に増加しており、これにより、この地域の自動車部門とプログラマブルシリコン市場の需要が増加しています。

主要人物

1. ベアフットネットワークス（インター）
2. ラティスセミコンダクター
3. ザイリンクス
4. ブロードコム
5. 概要
6. マイクロセミ株式会社
7. ルセント
8. サイプレス
9. アトメル
10. クイックロジック

最近の動向

2023年4月：マグナインターナショナルはINEOSオートモーティブの新型電気SUVの開発に選ばれ、オーストリアのグラーツで生産が開始される予定です。マグナは車両の全体的なエンジニアリングも担当します。