GaN和SiC功率半導體市場將在2021年突破10億美元大關

由於混合動力和電動汽車，電源和光伏（PV）逆變器的需求，新興的碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導體市場預計到2021年將突破10億美元。根據Omdia的《 2020年SiC和GaN功率半導體報告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半導體的銷售收入，預計將從2018年的5.71億美元增至8.54億美元。預計未來十年的市場收入將以兩位數的年增長率增長，到2029年將超過50億美元。

這些長期市場預測總額比本報告的去年版本低約10億美元。這是因為自2018年以來，幾乎所有應用程序的需求都在放緩。此外，設備平均價格在2019年有所下降。請注意：用於創建本年度預測的設備預測始於2019年，並未考慮到COVID-19大流行。 

碳化矽肖特基二極體已經在市場中十多年了，近年來出現了碳化矽金氧半場效電晶體（SiC MOSFET）和結柵場效應晶體管（SiC JFET）。 SiC電源模塊也越來越多，包括混合SiC模塊（包含帶Si絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的SiC二極管）和包含SiC MOSFET（帶或不帶SiC二極管）的全SiC模塊。

事實證明，SiC MOSFET在製造商中非常受歡迎，已經有多家公司提供了它們。有幾個因素導致平均價格在2019年下降，包括推出定價與矽超結MOSFET競爭的650、700和900伏（V）SiC MOSFET，以及供應商之間的競爭加劇。

Omdia功率半導體高級首席分析師Richard Eden說：“價格下跌最終將促使SiC MOSFET技術更快地採用。”相比之下，GaN功率晶體管和GaN系統IC只是最近才出現在市場上。 GaN是一種寬帶隙材料，具有與SiC類似的性能優勢，但具有更高的降低成本的潛力。這些價格和性能優勢是可能的，因為GaN功率器件可以在矽或藍寶石襯底上生長，而後者比SiC便宜。儘管現在可以提供GaN晶體管，但預計Power Integrations，Texas Instruments和Navitas Semiconductor等公司的GaN系統集成電路（IC）的銷售將以更快的速度增長。”

SiC和GaN功率半導體市場趨勢

到2020年底，SiC MOSFET預計將產生約3.2億美元的收入，與肖特基二極管的收入相當。從2021年起，SiC MOSFET將以稍快的速度增長，成為最暢銷的分立SiC功率器件。同時，儘管實現了良好的可靠性，價格和性能，但每個SiC JFET的收入預計都將比SiC MOSFET小得多。

Eden說：“最終用戶非常喜歡常關型SiC MOSFET，因此SiC JFET似乎仍將是專門的利基產品。” “不過，儘管活躍的供應商很少，但SiC JFET的銷售預計仍會以驚人的速度增長。”

混合SiC功率模塊結合了Si IGBT和SIC二極管，預計在2019年的銷售額約為7200萬美元，而完整的SiC功率模塊在2019年的銷售額約為5,000萬美元。預計整個SiC功率模塊的銷售額將超過850美元。到2029年將達到100萬美元的收入，因為它們將首選用於混合動力和電動汽車動力總成逆變器。相比之下，混合SiC功率模塊將主要用於光伏（PV）逆變器，不間斷電源系統和其他工業應用中，其增長率要慢得多。

自2019年以來發生了什麼變化？

現在，SiC和GaN功率器件都有數万億小時的器件現場經驗。供應商，甚至是新進入市場的供應商，都在通過獲得JEDEC和AEC-Q101認證來證明這一點。 SiC和GaN器件似乎沒有任何意外的可靠性問題。實際上，它們通常看起來比矽更好。

SiC MOSFET和SiC JFET的工作電壓較低，例如650V，800V和900V，從而使SiC可以在性能和價格上與Si超結MOSFET競爭。

內部帶有GaN晶體管和GaN系統IC的最終產品正在量產，尤其是USB C型電源適配器和充電器，可為手機和筆記本電腦快速充電。同樣，許多GaN器件由鑄造服務提供商製造，可以在標準矽晶圓上提供內部GaN外延晶體的生長，並且隨著產量的增加，可能會無限擴大產能。