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財報，ST SiC領域2023年收入達到14億美元，計劃在2024年實現(xiàn)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給出的碳化硅市場最新預測，這家機構預計2024年碳化硅市場價值為42億美元，預計到2029年將達到172億美元，年復合增長率達到32.6%。電力電子、汽車需求的增長是主要的驅動力。SiC襯底和外延質量的不斷發(fā)展為碳化硅市場提供了增長機會。

圖表來自Markets and Markets網站

近日，第三代半導體產業(yè)聯(lián)盟高偉博士就“第三代半導體功率電子產業(yè)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

碳化硅目前是蓬勃發(fā)展的市場，自從馬斯克把碳化硅功率器件用到特斯拉車型上之后，碳化硅市場開始呈爆發(fā)性的增長。國際調研機構Yole數(shù)據顯示，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(guī)模預計增長到89.06億美元，2022年到2028年的年復合增長率31%。2028年汽車應用占比最大，其中主驅逆變市場規(guī)模將達到61.7億美元，其中DC/DC和BC分別為3.5億美元及0.96億美元。

Yole數(shù)據顯示，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年復合增長率為49%。值得特別關注的是，2022年到2028年汽車和移動細分領域，年復合增長率將達到驚人的110%，2028年市場總值為5.04億美元。

英飛凌發(fā)布的2024年氮化鎵市場預測顯示，2024年隨著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將飆升21%。到2030年，電動汽車銷售預計將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(shù)系統(tǒng)都偏愛400V平臺，因為它具有良好的性價比，是中低端市場車輛的最佳選擇，另外一方面，800V系統(tǒng)正在加快普及，它們可以實現(xiàn)快速的直流充電性能，適用于高端車輛，氮化鎵功率半導體將成為400V系統(tǒng)的經濟劃算的解決方案。

8英寸SiC晶圓是降本重要選擇，國產SiC產能開始釋放

目前，材料端襯底端、器件制造端是碳化硅供應鏈里面最主要的兩個市場。根據Yole的統(tǒng)計顯示，2022年全球SiC（碳化硅）襯底市場中，美國的Wolfspeed、美國的II-VI和日本Rohm（羅姆）三家企業(yè)合計占據72%的市場份額。中國的天科合達、天岳先進正在努力追趕。

在碳化硅市場的全球格局中，海外企業(yè)由于早期投入和技術研發(fā)等優(yōu)勢，占據了主導地位。當前國際大廠仍然以6 英寸晶圓為主，但自2023年以來，英飛凌、Wolfspeed、ST、羅姆半導體等幾年前就開始布局 8 寸碳化硅晶圓，并加速實現(xiàn)向 8 英寸晶圓的過渡。

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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，但是量產進度不及預期。8英寸單晶片價格比較高，6英寸降到4000元每片。降低成本是整個產業(yè)追求的，所以復合襯底技術備受期待。Soitec公司通過在低電阻多晶SiC支撐基板上薄層層壓高質量的SiC單晶，實現(xiàn)SiC單晶重復使用，并且使整個襯底實現(xiàn)低電阻和高強度，兼顧了性能和成本。

國產SiC產業(yè)產能開始釋放，產值高速增長，襯底和外延外銷比較高。從國內看2023年，國內SiC擴產重點逐漸從襯底向芯片、模塊環(huán)節(jié)轉移，多家襯底、外延材料企業(yè)的6英寸產品進入國際供應鏈。

器件方面，以SiC二極管為主，國產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年山東天岳實現(xiàn)營業(yè)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27億元將用于年產80萬片6-8英寸SiC外延晶片產業(yè)化項目。

特別值得關注的是，國內龍頭企業(yè)三安光電在2023年底和ST擬投資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(yè)需求。

GaN領域：國際企業(yè)加大并購，國內產能釋放，產品開發(fā)轉向工業(yè)應用

2023年3月2日，英飛凌宣布以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、數(shù)據中心等高功率應用領域的產業(yè)化有一定的推動作用。2024年1月11日，瑞薩擬3.39億美元收購Transphorm，從而擴展其在電動汽車、計算（數(shù)據中心、人工智能、基礎設施）、可再生能源、工業(yè)電源以及快速充電器/適配器等快速增長市場的業(yè)務范圍。

高偉分析說，GaN HEMT功率器件發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢：一、向中高壓突破應用，100V-300V-650V-900V，在激光雷達、車載充電、服務器電源、工業(yè)電機等領域應用，可靠性面臨很大挑戰(zhàn)；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(yè)航天方向應用備受關注。

在最后的總結里，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(yè)數(shù)量多，標準需求高。比如大多數(shù)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(tǒng)復雜度升高等問題。