氮化镓和碳化硅功率半导体市场将在2021年突破10亿美元大关

文章转载自：Omdia

根据Omdia的《2020年SiC和GaN功率半导体报告》，全球SiC和GaN功率半导体的销售收入，预计从2018年的5.71亿美元增至2020年底的8.54亿美元。预计未来十年，每年的市场收入以两位数增长，到2029年将超过50亿美元。

这些长期市场预测的总金额比去年报告中的数字低约10亿美元。这是因为自2018年以来，几乎所有应用的需求都有所放缓。此外，2019年的设备平均价格也下降了。注意：用于今年预测的设备预测量都是从2019年开始计算的，并没有考虑到COVID-19大流行的影响。

GaN和SiC功率半导体全球市场收入预测（单位：百万美元）

SiC肖特基二极管已经上市十多年了，近年来出现了SiC金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFETs）和结型场效应晶体管（SiC JFETs）。SiC功率模块也越来越多，包括混合SiC模块（这种模块包含带Si绝缘栅双极晶体管（IGBTs）的SiC二极管），以及包含SiC MOSFETs的完整SiC模块（不论这种模块是否带有SiC二极管）。

SiC MOSFETs在制造商中很受欢迎，已经有几家公司提供了这种产品。有几个因素导致2019年的平均价格下降，比如650伏、700伏和900伏SiC MOSFETs上市，其定价与硅超结MOSFETs竞争，又比如供应商之间的竞争加剧。

“价格下降最终将刺激SiC MOSFET技术的更快采用。”Omdia功率半导体的高级首席分析师Richard Eden说,“相比之下，GaN功率晶体管和GaN系统集成电路最近才出现在市场上。GaN是一种宽禁带材料，具有类似于SiC的性能优势，但其成本下降的潜力更大。这些价格和性能上的优势是有可能的，因为GaN功率器件可以在硅或蓝宝石衬底上发展，而硅衬底和蓝宝石衬底比SiC便宜。尽管GaN晶体管现在才上市，但Power Integrations、Texas Instruments和Navitas Semiconductor等公司GaN系统集成电路的销售额预计将以更快的速度增长。”

SiC和GaN功率半导体市场趋势

到2020年底，SiC MOSFETs预计将产生约3.2亿美元的收入，与肖特基二极管的收入相当。从2021年起，SiC MOSFETs将以略快的速度增长，成为最畅销的分立SiC功率器件。同时，尽管SiC JFETs的可靠性、价格和性能都很好，但据预测，SiC JFETs的收入要比SiC MOSFETs少得多。

“终端用户很喜欢常关型SiC MOSFETs，因此SiC JFET似乎可能仍然是专门的、利基产品。”Eden 说，“然而，尽管活跃的供应商很少，但预计SiC JFET的销售额将以惊人的速度增长。”

结合Si IGBT和SIC二极管的混合型SiC功率模块在2019年的销售额估计约为7200万美元，全SiC功率模块在2019年的销售额估计约为5000万美元。Omdia预计到2029年，全SiC功率模块将实现超过8.5亿美元的收入，因为它们将被优先用于混合动力和电动汽车动力系统逆变器。相比之下，混合型SiC功率模块将主要用于光伏（PV）逆变器、不间断电源系统和其他工业应用，带来的增长速度要慢得多。

2019年以来发生了什么变化？

现在，SiC和GaN功率器件都有数万亿小时的器件现场经验。供应商，甚至是新进入市场的企业，都在通过获得JEDEC和AEC-Q101认证来证明这一点。SiC和GaN器件似乎不存在任何意外的可靠性问题；事实上，它们通常比硅器件更好。

SiC MOSFET和SiC JFET的工作电压较低，如650V、800V和900V，使SiC在性能和价格上都能与Si超结MOSFET竞争。

内含GaN晶体管和GaN系统集成电路的终端产品已投入批量生产，特别是用于手机和笔记本电脑快速充电的USB C型电源适配器和充电器。此外，许多GaN器件正由晶圆代工服务提供商制造，在标准硅片上提供内部GaN外延晶体生长，随着产量的增加，产能可能无限扩大。