SiC市場
關(guān)注創(chuàng)建者：第三代半導體聯(lián)合創(chuàng)新孵化中心 創(chuàng)建時間：2021-07-19
SiC市場的實例教程
全球范圍內(nèi)5G技術(shù)的迅猛發(fā)展，為氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）功率半導體制造商提供新的增長前景。這些半導體以提供小尺寸和高功率密度而聞名，在電信運營商擴大基礎(chǔ)設施發(fā)展的同時，加速了它們的采用。
2020年，GaN和SiC功率半導體市場規(guī)模為7億美元，預計2021年至2027年的復合年增長率將超過30％。
根據(jù)Global Market Insights的一項研究，到2027年，GaN和SiC功率半導體市場預計將超過45億美元。
各國政府為采用5G技術(shù)而采取的持續(xù)舉措將推動該行業(yè)的發(fā)展。
近年來，全球電信運營商不斷擴大通訊領(lǐng)域的基礎(chǔ)設施建設，也為GaN和SiC功率半導體提供了廣闊的應用場景，比如在智能電網(wǎng)和工業(yè)電機驅(qū)動領(lǐng)域，新型材料的功率半導體需求將呈旺盛態(tài)勢。
汽車應用中對SiC的需求增加將推動GaN和SiC功率半導體市場的擴張
到2020年，SiC細分市場將占據(jù)50％的市場份額，并且由于電動汽車和航空航天領(lǐng)域?qū)?em>SiC功率器件的需求不斷增長，預計到2027年將保持20％的增長率。
例如，SiC MOSFET與硅相比，具有高達10倍的的臨界擊穿強度，可滿足各種汽車應用中的高壓和功率要求。
隨著混合動力和電動汽車的市場份額不斷增加，進一步增加了汽車行業(yè)中對SiC的需求。
全球多地政府正在加快其籌資活動和計劃，以增加電動汽車的普及率，從而增加市場優(yōu)勢。
工業(yè)應用中對高能效的需求將加速GaN和SiC功率半導體的市場機會
到2020年，電源應用將占據(jù)GaN和SiC功率半導體市場份額的30％，在工業(yè)和消費電子應用中對GaN & SiC功率半導體需求的增長推動下，到2027年，其復合年增長率將達到23％左右。
展開 預計未來幾年SiC市場將充分受益于新能源汽車滲透提升、電動車配套設備建設和5G通訊基站及數(shù)據(jù)中心建設，其中汽車電動化為驅(qū)動SiC市場規(guī)模增長的最主要因素。
Yole指出，采用SiC的汽車解決方案能提高系統(tǒng)效率，有效減輕車身重量并使得結(jié)構(gòu)更加緊密，目前在新能源車上主要用于功率控制單元(PCU)、逆變器，及車載充電器等方面。
到2024年，SiC功率半導體市場規(guī)模將達到20億美元，2018-2024年復合增長率約為50%，其中汽車成為SiC功率半導體最大的下游應用市場，占比將達到約50%；而根據(jù)Researchand Markets預測，全球SiC市場收入將達到30億美元，2017-2023年復合增長率約為27%。
繼去年8月在美國紐交所上市后，7月7日，小鵬汽車第二次IPO，在香港聯(lián)交所正式掛牌上市。小鵬汽車開盤價為168港元（約140人民幣），市值一度達到2800億港元（約2332億人民幣）。本次IPO，小鵬汽車募資116億元，將重點用于開發(fā)更多產(chǎn)品組合和新技術(shù)。據(jù)小鵬高管透露，他們正在積極尋找國產(chǎn)供應商，希望在2022年推出SiC車型。
采取SiC器件等一系列電控技術(shù)，可提高汽車續(xù)航里程。在低負荷情況下，相比IGBT，SiC器件帶來的效率提升可以達到5%以上，在中大扭矩區(qū)，SiC器件效率可提升1%-2%，而絕大部分的工況都處于中低速小扭矩區(qū)，因此應用SiC器件后，車輛續(xù)航會有明顯的效率提升，總續(xù)航可以提升20公里以上。
展開 電動汽車推動了SiC功率半導體市場，但成本仍然是個問題。
隨著電動汽車以及其他系統(tǒng)的增長，碳化硅（SiC）功率半導體市場正在經(jīng)歷需求的突然激增。
但需求也導致市場上基于SiC的器件供應緊張，促使一些供應商在棘手的晶圓尺寸過渡期間增加晶圓廠產(chǎn)能。一些SiC器件制造商正從4英寸晶圓過渡到6英寸晶圓。
SiC是一種基于硅和碳的復合半導體材料。在生產(chǎn)流程中，專門的SiC襯底被開發(fā)出來，然后在晶圓廠中進行加工，得到基于SiC的功率半導體。許多基于SiC的功率半導體和競爭技術(shù)都是專用晶體管，它們可以在高電壓下開關(guān)器件的電流。它們用于電力電子領(lǐng)域，可以實現(xiàn)系統(tǒng)中電力的轉(zhuǎn)換和控制。
SiC因其寬帶隙技術(shù)脫穎而出。與傳統(tǒng)硅基器件相比，SiC的擊穿場強是傳統(tǒng)硅基器件的10倍，導熱系數(shù)是傳統(tǒng)硅基器件的3倍，非常適合于高壓應用，如電源、太陽能逆變器、火車和風力渦輪機。另外，SiC還用于制造LED。
最大的增長機會在汽車領(lǐng)域，尤其是電動汽車。基于SiC的功率半導體用于電動汽車的車載充電裝置，而這項技術(shù)正在進入系統(tǒng)的關(guān)鍵部分——牽引逆變器。 牽引逆變器為電動機提供牽引力，以推動車輛前進。
對于這一應用，特斯拉在一些車型中使用了SiC功率器件，而其他電動汽車制造商則在評估這項技術(shù)。Yole Développement的分析師Hong Lin表示：“當人們討論SiC功率器件時，汽車市場無疑是焦點。豐田和特斯拉等先驅(qū)企業(yè)的SiC活動給市場帶來了許多刺激和喧囂。SiC MOSFET在汽車市場具有潛力。但仍存在一些挑戰(zhàn)，比如成本、長期可靠性和模塊設計。”
據(jù)Yole稱，在汽車和其他市場的推動下，2017年SiC功率器件業(yè)務達到3.02億美元，較2016年的2.48億美元增長22%。
展開 來源：化合物半導體市場
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市場迎來爆發(fā)期，廠商加速擴產(chǎn)
碳化硅襯底材料是新的一代半導體材料，屬于半導體產(chǎn)業(yè)的新興和前沿發(fā)展方向之一，主要應用于以5G通信、國防軍工、航空航天為代表的射頻領(lǐng)域和以新能源汽車、“新基建”為代表的電力電子領(lǐng)域。
全球市場上，6英寸SiC襯底已實現(xiàn)商業(yè)化，主流大廠也陸續(xù)推出8英寸樣品。根據(jù)公開信息，科銳能夠批量供應4英寸至6英寸導電型和半絕緣型碳化硅襯底，且已成功研發(fā)并開始建設8英寸產(chǎn)品生產(chǎn)線。此外，今年7月27日，意法半導體就宣布，制造出首批8英寸SiC晶圓片。
當前，全球碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)市場快速發(fā)展并已迎來爆發(fā)期，國際大廠紛紛加大投入實施擴產(chǎn)計劃，如碳化硅國際標桿企業(yè)美國科銳公司于2019年宣布投資10億美元擴產(chǎn)30倍之外，而美國貳陸公司、日本羅姆公司等也陸續(xù)公布了相應擴產(chǎn)計劃。
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SiC市場的最新內(nèi)容
隨著如上車型逐步進入市場，不僅宣告SiC上車拉開新篇章，更代表各車企向著品牌升級或轉(zhuǎn)型邁出關(guān)鍵一步，汽車電動化、智能化也將進入更為驚艷的百花爭艷時代。
在此背景下，碳化硅（SiC）市場的建廠擴產(chǎn)熱潮卻愈演愈烈。
因此，持有關(guān)鍵專利的老牌SiC廠商有望在市場上獲得長期競爭優(yōu)勢。下圖是Yole統(tǒng)計的SiC專利持有者的情況。雖然許多公司都在專注于建立垂直整合的供應鏈以確保其SiC業(yè)務的長期發(fā)展，但很少有公司在整個SiC價值鏈上開發(fā)出強大的專利組合，國產(chǎn)SiC廠商仍有很大的發(fā)展空間。
韓國半導體行業(yè)目前正在積極研發(fā)，以搶占碳化硅(SiC)市場。市場調(diào)查公司Yole Development預測，基于SiC晶圓的電力半導體市場將從今年的1.1萬億韓元（約60.5億人民幣）增長到2030年的12.28萬億韓元（約675億人民幣）。相應地，SiC晶圓市場預計需求將繼續(xù)增長。
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Q：全市場SiC產(chǎn)能緊缺的瓶頸在哪里？
Q：電阻法和感應法制備SiC的優(yōu)缺點和未來發(fā)展？
Q：市場測算需求差異很大，6寸片到底能滿足幾輛車需求，是6輛還是2輛車？四驅(qū)系統(tǒng)的車價值量是否會翻倍？
Q：國外襯底公司上線8寸的節(jié)奏？
Q：2025年成本會降低到多少？
Q：6寸片切300顆芯片做器件的良率情況？
Grawert表示，Aixtron正在與SiC市場中最大的兩家芯片制造商合作。“從這些非常大的廠商那里，我們收到了非常可觀的訂單，我們預計整個2022年還會收到更多非常可觀的訂單。”該公司還獲得了另外十來個生產(chǎn)SiC器件的客戶的認證或正在接受認證的過程中。它們都不在當今排名前五的SiC器件制造商之列。
2022財年，Aixtron的另一半訂單將來自光電器件制造商。
和Si的市場，需要技術(shù)創(chuàng)新和成本領(lǐng)先。
預估2027年碳化硅（SiC）功率組件市場規(guī)模可達63億美元，氮化鎵（GaN）功率組件市場可達20億美元；2021-2027年，整體氮化鎵（GaN）功率組件市場的復合年成長率（CAGR）為59%，碳化硅（SiC）功率組件市場的復合年成長率（CAGR）為34%。除了消費性電源大量采用氮化鎵（GaN）功率組件，氮化鎵（GaN）功率組件導入數(shù)據(jù)中心、電信設備電源的速度也愈來愈快。
圖 1：功率 SiC 器件市場正以 34% 的復合年增長率（2021-2027 年）增長，主要受汽車市場以及工業(yè)、能源和其他交通運輸市場的推動。資料來源：Yole Développement
但是，為大批量生產(chǎn)新技術(shù)需要時間。在幕后，制造設備供應商必須與客戶密切合作，以調(diào)整現(xiàn)有設備或設計全新的解決方案，以實現(xiàn)高吞吐量、高良率的 SiC 制造。
碳化硅是一種非常昂貴且極其堅硬的材料。
今天，英飛凌引領(lǐng)著SiC的工業(yè)應用市場，并以業(yè)界最廣泛和最可擴展的產(chǎn)品組合成功地推動SiC在汽車領(lǐng)域的應用。公司直接或通過分銷向3,000多個客戶供貨。20多年來，碳化硅（SiC）對英飛凌來說一直很重要。早在2001年，我們就已經(jīng)在市場上推出了基于SiC的產(chǎn)品和解決方案。
在去年10月份的資本市場日上，英飛凌提出了對碳化硅和氮化鎵（GaN）業(yè)務的展望。
