第三代半导体正在走向“巅峰”

第三代半导体碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)具备高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等物理特性，因此其天然适合对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件要求较高的应用，被视为电力电子领域的颠覆性技术。 

4月29日，TrendForce集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄在“2022集邦咨询化合物半导体线上交流会”上介绍了第三代半导体市场现状以及对未来的展望。

第三代半导体将在中国“新基建”领域

发挥重要作用

近年来中国大力发展新基建，其中包括5G基站、数据中心、新能源汽车充电桩、轨道交通等七大领域以及底层的可再生能源，而以SiC和GaN为首的第三代半导体则正是支撑新基建发展的核心半导体材料，因此也迎来了巨大的市场机会，备受资本青睐。

据TrendForce集邦咨询统计，2021年至今已有许多从事第三代半导体事业的相关厂商获得融资，碳化硅领域有泰科天润、瀚薪、同光晶体、天域半导体、瞻芯、派恩杰、芯粤能等，氮化镓领域则有GaNSystems、CGD、IVWorks、VisIC、英诺赛科、晶湛半导体、镓未来等等。

 

“近年来第三代半导体业者也在积极登陆资本市场，去年Wolfspeed和Navitas分为作为碳化硅和氮化镓行业领头羊成功完成上市，今年国内的山东天岳也已经登陆科创板，海外Transphorm公司则成功转板登陆纳斯达克，另外GaNSystems、Odyssey、天科合达、同光晶体等厂商也正在筹备IPO，整个产业的资本热度持续高居不下。”龚瑞骄谈道。

Source：拍信网

 

汽车、光伏储能等应用带动SiC市场迅速扩大

功率半导体产业发展的核心驱动力是能源转换革命。受益于新能源汽车、光伏储能、智能电网、工业自动化等下游应用市场需求的多点爆发，功率半导体市场迎来了此轮高景气周期。

据TrendForce集邦咨询预测，2022年SiC/GaN功率半导体市场规模将成长至18.4亿美金，至2025年可达52.9亿美金。其中，汽车和消费电子应用分别主导着SiC和GaN功率市场发展。

 

“汽车应用将占据2022年SiC市场近67%份额，其中特斯拉贡献了绝大部分营收，其他参与车企还包括现代、比亚迪、蔚来、小鹏等。”龚瑞骄分析道。随着新能源车渗透率不断提高，SiC将大规模上车应用，特别是在800V高压平台中。“相较于Si-based IGBT，SiC功率模块在800V高压系统中的优势将会进一步放大，未来或将成为800V汽车动力总成系统中的标配功率半导体元件。”

值得注意的是，目前SiC已被应用至汽车主驱逆变器、OBC、DC-DC等组件中，其中主驱逆变器是SiC核心价值所在。

 

目前国际上主流的车规级SiC玩家主要有STM、Infineon、Wolfspeed、ROHM和Onsemi，均已与各大领先车企建立了全面合作关系。近年来，亦有众多中国厂商在积极推进本土车规SiC进程，并取得了不错的进展，其中包括瀚薪、泰科天润、派恩杰、瞻芯、爱仕特等，以及从事SiC模块封装的比亚迪、斯达、芯聚能等。

 

另外，快速增长的SiC工业市场亦不容小觑，重点应用场景为光伏逆变器以及UPS等，Infineon正凭借IGBT优势在此快速扩大市场。阳光电源、SMA等厂商已经开始推进SiC替代方案，期待提升光伏逆变器功率密度，进一步降低度电成本。在轨道交通应用中，各国正在加大力度开发基于SiC技术的交通工具。

另外，SiC消费电子市场规模也在不断扩大，比较典型的便是与GaN功率元件搭配共同应用至快速充电头中。

GaN功率元件于消费电子市场率先放量

工业、汽车应用潜力巨大

现阶段GaN功率市场由消费电子主导，快速充电头是当前GaN功率元件的最大应用领域，今年三星亦在其S22旗舰机旅行适配器中搭载了Navitas与GaN Systems产品，这再次印证了国际大厂对GaN快充产品的认可。

截止目前，三星、小米、OV、戴尔、联想等手机及PC大厂均已在其适配器产品中搭载GaN功率元件。除此以外，GaN功率元件亦将在超薄电视等其他消费电子场景发挥重要作用。

 

数据中心、通信基站、光伏逆变器等工业市场亦开始逐步采纳GaN替代方案，其中数据中心和通信基站作为耗电大户，GaN电力电子技术可助力终端设备降低电力成本，并提高运行效率。与此同时，中国已开启庞大的“东数西算”工程，相信这将很大程度上促进GaN技术进一步渗透。

至于可再生能源方面，GaN功率元件十分适合户用微型逆变器，Navitas已与美国Enphase等领先厂商展开合作，共同推动GaN技术应用。

 

另外，GaN汽车市场同样备受期待，虽目前其规模仍然太小，但宝马、纬湃科技等车企或Tier1已经跃跃欲试，期待借助GaN技术生产出性能更佳的动力系统组件，例如OBC、DC-DC、逆变器等。

另外GaN的高速特性作用于车载激光雷达优势明显，EPC等公司长期致力于此，可助力激光雷达看得更远、更快、更清晰。相信未来随着硅基氮化镓元件向高耐压迈进，以及垂直结构器件不断突破，GaN将有望与SiC共同抢占高压汽车组件市场。

结语

第三代半导体SiC和GaN通过突破Si性能极限，来开拓高端应用市场，也将在部分与Si交叉领域达到更高的性能和更低的系统性成本，因此被视为后摩尔时代材料创新的关键角色。

全球能源技术革命已经开启，并向材料领域渗透，相信第三代半导体将在实现碳达峰、碳中和的过程中发挥重要作用。