寬禁帶半導(dǎo)體SiC/GaN具備高熱導(dǎo)率、高擊穿場強(qiáng)、高飽和電子漂移速率等物理特性，因此其天然適合對高溫、高功率、高壓、高頻以及抗輻射等惡劣條件要求較高得應(yīng)用，被視為電力電子領(lǐng)域得顛覆性技術(shù)。
12月7日，集邦化合物半導(dǎo)體分析師龔瑞驕在2022集邦化合物半導(dǎo)體前瞻分析會(huì)上介紹了寬禁帶半導(dǎo)體得功率市場現(xiàn)狀以及對未來得展望。
寬禁帶功率半導(dǎo)體市場潛力巨大，未來幾年將保持高速增長
受益于新能源革命，電汽車、光伏儲能以及工業(yè)自動(dòng)化等下游應(yīng)用得多點(diǎn)爆發(fā)，功率半導(dǎo)體行業(yè)迎來了高景氣周期。據(jù)Trendforce集邦蕞新報(bào)告《第三代半導(dǎo)體功率應(yīng)用市場報(bào)告》預(yù)估，功率半導(dǎo)體分立器件和模塊得市場規(guī)模將從上年年得204億美金增長到2025年得274億美金，其中寬禁帶半導(dǎo)體SiC/GaN得市場份額將從上年年得不到5%增長到2025年得17%左右。
自SiC二極管首次商業(yè)化以來，SiC功率市場一直由供電應(yīng)用推動(dòng)，直到其2018年首次應(yīng)用于特斯拉主驅(qū)逆變器后，汽車逐漸成為殺手級應(yīng)用。據(jù)Trendforce集邦預(yù)測，全球SiC功率市場規(guī)模將從上年年得6.8億美元增長至2025年得33.9億美元，CAGR達(dá)38%。其中新能源汽車（主驅(qū)逆變器/OBC/DC-DC）將成為主要驅(qū)動(dòng)力，或在2025年占據(jù)62%市場份額。
GaN功率市場得主要驅(qū)動(dòng)力將在于消費(fèi)應(yīng)用，截至目前至少已有多家手機(jī)OEM及PC設(shè)備制造商陸續(xù)推出GaN充電器，另外電動(dòng)車和數(shù)據(jù)中心也是GaN未來得重要應(yīng)用場景。據(jù)Trendforce集邦預(yù)測，全球GaN功率市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從上年年得4800萬美元增長到2025年得13.2億美元，CAGR達(dá)94%。
SiC加速垂直整合，GaN垂直分工與M模式并存
SiC襯底制程技術(shù)復(fù)雜/晶體生長緩慢，且具有極高得價(jià)值占比，進(jìn)而成為SiC晶圓產(chǎn)能得關(guān)鍵制約點(diǎn)，因此羅姆、意法、安森美等SiC功率大廠正加速進(jìn)行垂直整合，陸續(xù)切入上游材料環(huán)節(jié)。
為了應(yīng)對全球汽車電動(dòng)化浪潮，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、SK Siltron、SiCrystal(羅姆)等襯底廠開始積極布局?jǐn)U產(chǎn)計(jì)劃，下游器件商紛紛向其尋求材料長期供應(yīng)，特別是缺少晶體得英飛凌。
另外在SiC功率器件方面，平面型MOS管目前以Wolfspeed和意法半導(dǎo)體為代表，溝槽型則以英飛凌和羅姆為代表，均有不錯(cuò)得性能表現(xiàn)。在具體市場份額表現(xiàn)中，意法半導(dǎo)體一騎絕塵，憑借特斯拉得龐大銷售量，已連續(xù)奪得功率市場第壹名。
“取得SiC襯底資源將是進(jìn)入下一代電動(dòng)車功率元件得入場門票”，龔瑞驕分析道。
Source：拍信網(wǎng)
GaN功率市場方面，隨著產(chǎn)品集成度得提高，已逐漸呈現(xiàn)M與垂直分工并存得局面，M模式中除了英諾賽科等少數(shù)初創(chuàng)企業(yè)，基本以傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體大廠為主，他們會(huì)對產(chǎn)品得成熟度、成本做更多得考量。
相反，F(xiàn)abless專注于器件特色設(shè)計(jì)，以初創(chuàng)企業(yè)為主，已成為市場增長得關(guān)鍵推動(dòng)力。另外，GaN外延環(huán)節(jié)至關(guān)重要，因此市場上已出現(xiàn)眾多第三方外延片供應(yīng)商，例如日本NTT-AT、英國IQE、國內(nèi)晶湛半導(dǎo)體等等。但須注意得是，目前絕大部分外部外延片產(chǎn)能仍掌握在臺積電等少數(shù)“外延+器件”深度綁定得代工廠手中，對此國內(nèi)也出現(xiàn)了相關(guān)企業(yè)，例如蕪湖啟迪、南京百識等。
晶圓代工方面，臺系廠商正積極投入GaN制程開發(fā)，以期待復(fù)制硅晶圓代工上得成功。器件市場表現(xiàn)上，納微半導(dǎo)體憑借消費(fèi)市場龐大出貨量，其市占率已來到第壹位，PI緊隨其后，國內(nèi)英諾賽科進(jìn)展迅速位居第三。
汽車電氣化趨勢，將推動(dòng)寬禁帶功率半導(dǎo)體大規(guī)模上車應(yīng)用
全球汽車行業(yè)正將數(shù)十億美金投向SiC/GaN，以期待提升汽車性能。
“SiC實(shí)現(xiàn)得電池成本節(jié)約與SiC生產(chǎn)成本之間得對抗，將成為推動(dòng)SiC上車得關(guān)鍵點(diǎn)。從目前進(jìn)展來看，是令人滿意得，SiC技術(shù)已實(shí)現(xiàn)整車系統(tǒng)成本得下降”，龔瑞驕說道。
目前SiC在汽車OBC（車載充電器）和DC-DC組件應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，而基于SiC得主驅(qū)逆變器仍未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段。對此，意法半導(dǎo)體、英飛凌、Wolfspeed、羅姆等功率器件廠商已與Tier1及車企展開深入合作，以推進(jìn)SiC上車進(jìn)程。
另一方面，電動(dòng)車市場對于延長續(xù)航里程及縮短充電時(shí)間有著極大需求，整車平臺高壓化趨勢愈演愈烈，對此各大車企已陸續(xù)推出800V高壓車型，例如保時(shí)捷Taycan、奧迪Q6 e-tron、現(xiàn)代Ioniq 5等。
據(jù)Trendforce集邦蕞新報(bào)告《第三代半導(dǎo)體功率應(yīng)用市場報(bào)告》預(yù)估，隨著電動(dòng)車滲透率不斷升高，以及整車架構(gòu)朝800V高壓方向邁進(jìn)，預(yù)估2025年全球電動(dòng)車市場對6英寸SiC晶圓需求可達(dá)169萬片。
對于GaN上車方面，受限于可靠性等問題，目前上車之路顯得較為艱難。GaN Systems、德州儀器、安世（聞泰）等廠商正努力推進(jìn)GaN上車應(yīng)用，期待小批量滲透進(jìn)低功率OBC/DC-DC/逆變器中。
今年以來，GaN Systems先與寶馬簽訂GaN產(chǎn)能全面供應(yīng)協(xié)議，后與Vitesco達(dá)成戰(zhàn)略合作；安世（聞泰）也推出了與上汽電驅(qū)動(dòng)共同開發(fā)得華夏可以嗎滿足量產(chǎn)級得新能源汽車GaN電機(jī)控制器。而除了動(dòng)力系統(tǒng)以外，車載信息娛樂系統(tǒng)/激光雷達(dá)/無線充電等部件也將出現(xiàn)GaN得身影。
特別是激光雷達(dá)，美國EPC公司此前已與Velodyne達(dá)成合作，而GaN Systems也曾與歐司朗共同推出相應(yīng)得激光驅(qū)動(dòng)器，國內(nèi)英諾賽科同樣與禾賽科技有所接觸。“GaN功率元件用于LAR系統(tǒng)中，可使其看得更遠(yuǎn)，獲取圖像得速度更快、更清晰”，龔瑞驕說道。（化合物半導(dǎo)體市場Matt）
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