電子發燒友網報道（文/章鷹）近日，第三代半導體領域的國際領先廠商意法半導體公布了最新的财報，ST SiC領域2023年收入達到14億美元，計劃在2024年實作15億美元的收入，到2025年有望達到20億美元，預計到2030年達到50億美元。ST對媒體表示，每天有600多萬車輛采用100% ST SiC解決方案行駛在路上。
國際調研機構Markets and Markets給出的碳化矽市場最新預測，這家機構預計2024年碳化矽市場價值為42億美元，預計到2029年将達到172億美元，年複合增長率達到32.6%。電力電子、汽車需求的增長是主要的驅動力。SiC襯底和外延品質的不斷發展為碳化矽市場提供了增長機會。
圖表來自Markets and Markets網站
近日，第三代半導體産業聯盟高偉博士就“第三代半導體功率電子産業進展”、“功率器件在細分領域應用”等熱點話題，給出了最新的市場分析和應用前瞻。
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汽車應用成為SiC功率器件增長的主要驅動力
碳化矽目前是蓬勃發展的市場，自從馬斯克把碳化矽功率器件用到特斯拉車型上之後，碳化矽市場開始呈爆發性的增長。國際調研機構Yole資料顯示，2022年，SiC功率器件市場總值為17.94億美元，其中汽車應用達到12.51億美元，占比70%。這家機構預測到2028年，市場規模預計增長到89.06億美元，2022年到2028年的年複合增長率31%。2028年汽車應用占比最大，其中主驅逆變市場規模将達到61.7億美元，其中DC/DC和BC分别為3.5億美元及0.96億美元。
Yole資料顯示，2022年GaN功率器件市場總值為1.849億美元，其中消費電子1.461億美元，占比79%。他們預測到2028年GaN功率器件市場總值增長到20.4億美元，2022年到2028年複合增長率為49%。值得特别關注的是，2022年到2028年汽車和移動細分領域，年複合增長率将達到驚人的110%，2028年市場總值為5.04億美元。
英飛淩釋出的2024年氮化镓市場預測顯示，2024年随着政府和消費者努力減輕氣候變化的影響，電動汽車市場銷售預計将飙升21%。到2030年，電動汽車銷售預計将超過全球汽車銷售的三分之二。報告指出，2024年，電動汽車目前大多數系統都偏愛400V平台，因為它具有良好的成本效益，是中低端市場車輛的最佳選擇，另外一方面，800V系統正在加快普及，它們可以實作快速的直流充電性能，适用于高端車輛，氮化镓功率半導體将成為400V系統的經濟劃算的解決方案。
8英寸SiC晶圓是降本重要選擇，國産SiC産能開始釋放
目前，材料端襯底端、器件制造端是碳化矽供應鍊裡面最主要的兩個市場。根據Yole的統計顯示，2022年全球SiC（碳化矽）襯底市場中，美國的Wolfspeed、美國的II-VI和日本Rohm（羅姆）三家企業合計占據72%的市場佔有率。中國的天科合達、天嶽先進正在努力追趕。
在碳化矽市場的全球格局中，海外企業由于早期投入和技術研發等優勢，占據了主導地位。目前國際大廠仍然以6 英寸晶圓為主，但自2023年以來，英飛淩、Wolfspeed、ST、羅姆半導體等幾年前就開始布局 8 寸碳化矽晶圓，并加速實作向 8 英寸晶圓的過渡。
電子發燒友根據公開資料制圖
高偉博士指出，目前SiC價格高企仍然是落地應用的一個障礙。國際上，8英寸仍是降本的重要選擇，但是量産進度不及預期。8英寸單晶片價格比較高，6英寸降到4000元每片。降低成本是整個産業追求的，是以複合襯底技術備受期待。Soitec公司通過在低電阻多晶SiC支撐基闆上薄層層壓高品質的SiC單晶，實作SiC單晶重複使用，并且使整個襯底實作低電阻和高強度，兼顧了性能和成本。
國産SiC産業産能開始釋放，産值高速增長，襯底和外延外銷比較高。從國内看2023年，國内SiC擴産重點逐漸從襯底向晶片、子產品環節轉移，多家襯底、外延材料企業的6英寸産品進入國際供應鍊。
器件方面，以SiC二極管為主，國産SiC功率器件主要用于光伏儲能、充電基礎設施等領域，電動汽車主驅應用正在推進。襯底領域，2023年山東天嶽實作營業收入12.5億元，同比增長199.90%。外延方面，瀚天天成在2023年12月29日遞交招股書，瀚天天成計劃募資約35億元，其中27億元将用于年産80萬片6-8英寸SiC外延晶片産業化項目。
特别值得關注的是，國内龍頭企業三安光電在2023年底和ST拟投資228億元在重慶建立8英寸SiC晶圓廠，建立一個8英寸SiC襯底工廠，以滿足合資企業需求。
GaN領域：國際企業加大并購，國内産能釋放，産品開發轉向工業應用
2023年3月2日，英飛淩宣布以8.3億美元收購GaN Systems，交易正式于10月24日完成，兩大巨頭的結合對于GaN汽車、資料中心等高功率應用領域的産業化有一定的推動作用。2024年1月11日，瑞薩拟3.39億美元收購Transphorm，進而擴充其在電動汽車、計算（資料中心、人工智能、基礎設施）、可再生能源、工業電源以及快速充電器/擴充卡等快速增長市場的業務範圍。
高偉分析說，GaN HEMT功率器件發展呈現兩大趨勢：一、向中高壓突破應用，100V-300V-650V-900V，在雷射雷達、車載充電、伺服器電源、工業電機等領域應用，可靠性面臨很大挑戰；二是在向更低壓方向，15V到40V甚至更低，在AI驅動上應用；三是在抗輻照方面，面向商業航天方向應用備受關注。
在最後的總結裡，高偉表示，目前第三代半導體應用領域多且成熟度各有不同，封裝、應用企業數量多，标準需求高。比如大多數應用可以簡化為一些基本的拓撲電路，比如在DC-DC轉換器中的降壓轉換器、升壓型轉換器、H橋等，DC-AC轉換器的單相、三相拓撲；硬開關應力測試、軟開關系統複雜度升高等問題。