SiC和GaN加速上車！2029年第三代半導(dǎo)體全球規(guī)模如何？Yole專家揭秘

近日，在慕尼黑上海電子展的論壇上，Yole Group化合物半導(dǎo)體資深分析師邱柏順從行業(yè)分析的角度向現(xiàn)場(chǎng)工程師和觀眾分享了全球碳化硅與氮化鎵市場(chǎng)最新發(fā)展趨勢(shì)及展望。

能源領(lǐng)域的三大趨勢(shì)顯現(xiàn)，帶動(dòng)功率器件需求的變化

邱柏順指出，在全球追求綠色能源，減碳大目標(biāo)下，全球能源領(lǐng)域有三大趨勢(shì)日益明顯：1、電氣化，任何東西都要變成電來驅(qū)動(dòng)，第三代半導(dǎo)體可以帶來比較好的性能；2、全球主要地區(qū)使用綠色能源的比例顯著上升，包括光伏、風(fēng)電落地加速；3、設(shè)備廠商使用器件達(dá)到更加節(jié)能的效果，新器件需要更高功率，系統(tǒng)功耗更小，碳排放量更小。

圖1：能源轉(zhuǎn)變趨勢(shì)，電子發(fā)燒友拍攝

碳排放目標(biāo)的降低，帶動(dòng)系統(tǒng)需要更高的功率密度，器件功率更大。充電樁、光伏、儲(chǔ)能等未來系統(tǒng)的各個(gè)部分將有可能整合在一起，具有更高的集成度。充電樁部分，以往分立的功率器件為主，未來將會(huì)走向模塊化。還有一個(gè)趨勢(shì)，未來整個(gè)系統(tǒng)會(huì)更加智能化和數(shù)字化。

2029年SiC全球市場(chǎng)將達(dá)100億美元！GaN市場(chǎng)增長(zhǎng)可期

邱柏順分享最新Yole數(shù)據(jù)，到 2029 年，預(yù)計(jì) WBG 將占全球電力電子市場(chǎng)的近 33%，其中 SiC 和 GaN 分別占 26.8% 和 6.3%。從消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心到新能源汽車帶動(dòng)GaN市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，2029年GaN的市場(chǎng)容量會(huì)達(dá)到22億美元，未來5年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到29%；受到工業(yè)和汽車應(yīng)用的推動(dòng)，SiC的市場(chǎng)容量2029年將達(dá)到100億美元。

圖：GaN和SiC市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè) 電子發(fā)燒友拍攝

特斯拉Model3/ModelY車型采用了意法半導(dǎo)體的SiC MOSFET模塊，顯著提升車輛續(xù)航里程和性能。2020年，比亞迪高端車型“漢”搭載了SiC器件，預(yù)計(jì)2024年，比亞迪將在旗下的電動(dòng)車中，實(shí)現(xiàn)SiC器件對(duì)硅級(jí)IGBT器件的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升10%。

邱柏順表示，SiC 已逐漸在電動(dòng)車主驅(qū)逆變器中扮演要角，2023年SiC全球市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到27億美元，其中汽車占據(jù)70%到80%的市場(chǎng)，未來隨著電氣架構(gòu)將往800V邁進(jìn)，而耐高壓SiC 功率元件預(yù)料將成為主驅(qū)逆變器標(biāo)配。此外，還有光伏、風(fēng)電，這兩個(gè)領(lǐng)域?qū)iC需求，未來可以占據(jù)15%到20%的市場(chǎng)份額。

從新能源汽車看，國內(nèi)新能源汽車占據(jù)全球50%以上的市場(chǎng)，消費(fèi)者青睞新能源汽車，每臺(tái)新能源汽車與充電樁配比，達(dá)到2.5:1，對(duì)比歐美，中國市場(chǎng)的比例非常高。歐洲市場(chǎng)大約是11%的新能源汽車市場(chǎng)占有率，新能源汽車和充電樁比率達(dá)到8:1。國內(nèi)SiC器件有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)空間，也驅(qū)動(dòng)了上游半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展。

據(jù)悉，比亞迪半導(dǎo)體的1200V/1040A SiC模塊在不改變?cè)心K封裝尺寸的基礎(chǔ)上將模塊功率大幅度提升了近30%。在電動(dòng)汽車的快速發(fā)展帶動(dòng)下，國產(chǎn)SiC模塊加速應(yīng)用。以國家電網(wǎng)為例，雄安新區(qū)全SiC的電力電子柔性變電站，采用的國網(wǎng)全國產(chǎn)6500V/400A的SiC MOSFET模塊。

SiC正在從6英寸向8英寸發(fā)展，邱柏順指出了這個(gè)趨勢(shì)。國際方面，海外大廠Wolfspeed、英飛凌、博世、onsemi等公司8英寸晶圓量產(chǎn)時(shí)間集中于2024年下半年至2026年期間。英飛凌在馬來西亞的8英寸碳化硅工廠將在2025年運(yùn)行。

國內(nèi)企業(yè)，據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)信息顯示，天科合達(dá)北京基地正在招標(biāo)8英寸襯底量產(chǎn)線設(shè)備，包含加工產(chǎn)線的倒角-拋光-研磨-清洗及各類測(cè)試設(shè)備等產(chǎn)品。

邱柏順認(rèn)為，GaN未來增長(zhǎng)可期，未來5年市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到22億美元。在市場(chǎng)應(yīng)用方面，氮化鎵功率器件市場(chǎng)主要由消費(fèi)電子所驅(qū)動(dòng)，關(guān)鍵應(yīng)用包括快速充電器、音頻、無線充電。邱柏順指出，未來GaN從低功率消費(fèi)電子市場(chǎng)延伸至高功率數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、通信電源、新能源汽車等領(lǐng)域。目前氮化鎵在車載充電器、車載激光雷達(dá)市場(chǎng)頗具擴(kuò)展?jié)摿Α?br />