SiC和GaN功率半导体市场将如何发展

《 》杂志2018年第三期的封面文章“SiC：柳暗花明”分析介绍了SiC技术和市场的现今状况及未来几年的发展趋势。

SiC器件市场前景乐观。肖特基势垒二极管的销售逐渐成熟，MOSFET的出货量预期将在未来三年内大幅增长。 Yole Développement分析师说，在二极管方面，SiC非常成熟，对于1.2kV及以上电压的SiC MOSFET，GaN根本没有挑战能力。GaN可能会在650V范围内对SiC MOSFET构成一些竞争，但也是SiC更为成熟。预计SiC销售将快速增长，SiC将从硅的功率器件市场中获取市场份额，估计未来几年年复合增长率将高达28%。

IHS Markit认为：SiC行业将持续强劲增长，主要推动力来自混合动力和电动汽车，功率电子和光伏逆变器这些应用市场的增长。 SiC功率器件主要包括功率二极管和三极管（晶体管、开关管）。SiC功率器件可使电力电子系统的功率、温度、频率、抗辐射能力、效率和可靠性倍增，带来体积、重量以及成本的大幅减低。SiC市场的渗透也在增长，特别是在中国，肖特基二极管、MOSFET、结栅场效应晶体管（JFET）和其他SiC分立器件已经出现在量产汽车DC-DC转换器、车载电池充电器之中。

在一些应用领域中，GaN器件或者GaN系统集成电路可能会成为SiC器件的竞争者。第一个符合汽车AEC-Q101规范的GaN晶体管在2017年由Transphorm发布，而且在GaN-on-Si外延片上制造的GaN器件具有相当低的成本，也比在SiC晶片上制造任何产品都更为容易。由于这些原因，GaN晶体管可能会成为2020年代后期逆变器中的首选，优于较昂贵的SiC MOSFET。 GaN系统集成电路是将GaN晶体管与硅栅驱动器IC或单片全GaN IC一同封装起来，一旦它们的性能针对移动电话和笔记本充电器和其他高容量应用得到优化，很可能在更广泛的范围内大面积普及。目前商业化的GaN功率二极管发展尚未真正开始，因为它们未能提供相对于Si器件的显著益处，而且太过昂贵，因此还不可行。SiC肖特基二极管已经很好地用于这些目标，并且具有良好的定价路线图。

IHS Markit预计： 到2020年，SiC和GaN功率半导体市场合计将接近10亿美元，推动力来自混合动力及电动汽车，功率电子和光伏逆变器等方面的需求。 其中，SiC和GaN功率半导体在混合动力和电动汽车的主传动系逆变器中的应用，将导致2017年之后该市场复合年增长率（CAGR）超过35%，在2027年达到100亿美元。 到2020年，GaN-on-Si晶体管将会达到与Si MOSFET和IGBT持平的价格，同时也会提供相同的优越性能。一旦达到这个基准，2024年GaN电力市场预计将达到6亿美元，2027年攀升至17亿美元以上。

（   赵雪芹）