TOP5 SiC功率半导体供应商排名出炉

来源:电子工程专辑发布时间:2023-06-232591浏览

电子工程专辑讯在TrendForce集邦咨询举办的“2023第三代半导体前沿趋势研讨会”上，龚瑞骄表示，2022年-2026年SiC功率半导体市场将迎来35%的复合平均增长率(CAGR)，2022年市场规模将达到22.75亿美元，至2026年可望达到53.28亿美元。对比GaN，2022年-2026年的复合平均增长率为65%，不过2023 GaN功率半导体的市场规模仅有3.08亿美元，至2026年达到13.32亿美元。
Yole数据显示，2027年全球SiC功率器件市场规模可望突破60亿美元，汽车应用主导SiC市场，占整个功率SiC器件市场的75%以上。
近期，特斯拉由于成本考量，减少75%的碳化硅用量的事件引起广泛关注，龚瑞骄在接受电子工程专辑采访时表示，对于特斯拉减少SiC用量暂不会影响SiC的发展，目前也尚未确定特斯拉下一代对器件的优化方案。
特斯拉的“投资者日”活动中，特斯拉负责动力系统工程的总裁Colin Campbell指出，碳化硅很昂贵，"真的很难”扩大规模，因此在汽车中减少使用75%的碳化硅是 "我们的一大胜利"。SiC需求随之高涨，不管在产量还是价格上都是主要问题。
根据TrendForce数据显示，2022年SiC功率半导体的主要厂商的市场份额占比分别是意法半导体(36.5%)，其次是英飞凌(17.9%)、Wolfspeed(16.3%)、安森美(11.6%)、罗姆(8.1%)，剩余厂商的仅占9.6%。

2022年GaN功率半导体的主要厂商有Power Integrations占据20%的市场份额，Navitas紧跟其后占17%的市场份额，英诺赛科以16%的市场份额排名第三，还有EPC(15%)、GaN Systems(12%)、Transphorm(9%)。

碳化硅快速发展
新能源汽车的渗透率逐渐大幅提升，带动碳化硅快速发展。公开资料显示，2022年中国新能源汽车销量达到688.7万量，同比增长95.6%，预计2025年全球新能源汽车可达到2530万量，中国可达1300万辆，超出全球产量的一半。还有风电、光伏、储能等加速碳化硅渗透，近年来国家政府也在不断升级对产业的发展建设。
今年6月，意法半导体与三安光电携手成立合资制造厂，进行8英寸碳化硅器件大规模量产。该合资厂全部建设总额预计达到32亿美元。
还有英飞凌与山东天岳和天科合达签订长期供货协议，为英飞凌提供用于生产SiC半导体的6英寸衬底和晶锭，未来也将提供8英寸的碳化硅材料。英飞凌、安森美、罗姆等国际器件大厂都制定了8英寸SiC晶圆的发展规划。
天科合达的徐州基地二期预计2024年投产，主要生产衬底;大兴总部基地二期预计2025年投产，主要生产衬底。
泰科天润在长沙的6英寸晶圆厂在2019年启动，2021的一期出货产能达到6万片/年，二期扩产至10万片/年;在北京的6/8英寸晶圆厂在2023年Q1启动。

推进8英寸碳化硅衬底进程重要性?
随着碳化硅功率器件市场规模大幅扩增，衬底市场需求也随之增长。衬底占据碳化硅产业环节的比重较大，根据天科合达研发总监娄艳芳表示，SiC衬底作为价值最重、工艺难度和门槛最高的环节，面临着较大的挑战。就成本来说，衬底成本占据整个产品制作的50%左右，也因此，8英寸衬底因有效利用率高，有助于产业链实现降本增效的目标，已成为SiC领域的“兵家必争之地”。
不过，目前8英寸碳化硅衬底仍存在制造难题，在中短期内，碳化硅衬底以6英寸为主，集邦咨询数据显示，到2026年8英寸衬底有望达到14%的市场份额。
碳化硅产业链分别有衬底、外延、设计、制造，国内主流的SiC企业除了三安光电、中电科、比亚迪等涵盖了衬底、外延、设计、制造，天科合达、中电化合物、合盛新材料从事碳化硅的衬底和外延。在衬底深耕的有天岳先进、南砂晶圆、河北同光等。在设计和制造企业分别有闻泰科技、士兰微、华润微、基本半导体、泰科天润、瞻芯电子、长飞等。
泰科天润应用测试中心总监高远认为，碳化硅的成本和价格是两回事，国内流片成本低于国外，当国内材料能够稳定供应时，国内碳化硅器件成本优于国外，因此急需要大规模出货才能摊销成本，提高议价能力。
“将SiC MOSFET仅作为产品独立看待是不合适的，对其评价除了特性、面积、可靠性外，更需要关注其背后的材料、设备、工艺、生产效率、运维成本、测试评价等维度，国产SiC MOSFET在特性、一致性、可靠性、应用验证与国际领先水平尚有差距，稳扎稳打做好持久战准备，跟上国际发展脚步不掉队就是胜利。”高远表示，“半导体行业发展规律人尽皆知，各种案例已经证明其不可违背，但我们似乎在碳化硅领域有着不合理的奢望，因此需要理性看待、积极推进。”

碳化硅加速电动汽车市场应用
SiC在电动汽车主驱逆变器的应用有哪些优势?与IGBT相比，在中低电流下，SiC MOSFET的导电损耗更低;SiC MOSFET的开关损耗也低，反向恢复电流非常小，在极限工况下开关损耗相比IGBT低60%。在更适合城市的轻载工况下，SiC MOSFET损耗性能优势明显。在800V电驱动系统，SiC材料使MOSFET架构轻松覆盖650V-3300V，90%的行车工况是在主驱电机额定功率30%以内，处于MOSFET的高效区。
特斯拉、比亚迪、蔚来、小鹏、宝马、大众、吉利等电动汽车的主驱逆变器上选择SiC供应商以多元化趋势为主，比如特斯拉的供应商有ST、安森美，比亚迪有ST、博世，大众有安森美、Wolfspeed，吉利有ST、安森美、博世，蔚来主要是安森美，小鹏主要是英飞凌。

电动汽车面临的主要挑战包括续航里程有限和充电时间问题，目前不少汽车品牌商已经选择用SiC MOSFET的800V电池充电，在2023年推出的就有仰望U8、小鹏G6、奥迪Q6 e-tron、红旗E202等，在2022年推出的有比亚迪Seal、小鹏G9、极狐αS、现代loniq 6等。龚瑞骄表示，到2026年电动汽车中800V电驱动系统的渗透率有望达到15%。
SiC在新能源汽车上的应用还有车载充电机(OBC)，芯聚能高级总监王亚哲表示，车载要求小体积、轻量化、高效率、高可靠性，OBC是较好呈现SiC价值的应用之一。由于单项AC输入受交流进线电流限制，快充的分水岭是在6.6kw功率，大于6.6kw需要三项输入可提升功率至11kw、22kw。双向OBC功率段在6.6kw-44kw，11kw以上全SiC方案优势较大。
王亚哲表示，双向OBC助推电动汽车成为储能载体，双向OBC实现能量的双向流动，电动汽车电能的储能运营是未来储能的趋势。
除此之外，传统燃油车的热管理主要包含空调系统和发动机系统的热管理，目的是为了整车各项零部件处于合适的温度，保障车辆发挥最佳的驾驶性能。由于新能源汽车与传统燃油车在结构上有很大的差异，当新能源汽车渗透率不断提升，对热管理行业也将催生出更多的需求，比如车载空调系统热管理、电机控制系统热管理等。