將達(dá)100億美元，SiC功率器件市場急速擴(kuò)張

2024 年 3 月，法國市場研究公司 Yole Group 發(fā)布了 SiC（碳化硅）/GaN（氮化鎵）市場研究報(bào)告。報(bào)告稱，預(yù)計(jì) 2029 年 SiC 功率器件市場規(guī)模將達(dá)到 100 億美元。SiC 市場的快速擴(kuò)張主要得益于 EV（電動汽車）的需求，預(yù)計(jì) 2023 年市場將比上年增長 60%。

SiC 功率器件市場規(guī)模及同比增速趨勢。 來源：Yole Group

2029 年 WBG 半導(dǎo)體將占功率器件市場的 35%

2029 年電力電子市場中，采用 SiC、GaN 等寬帶隙（WBG）半導(dǎo)體的產(chǎn)品預(yù)計(jì)將占總量的 35% 以上，其中 SiC 預(yù)計(jì)將占總量的 26.8%。

電力電子市場各材料占比趨勢。來源：Yole Group

SiC/GaN 功率器件市場的快速增長始于 2018 年至 2019 年左右，并持續(xù)至今。SiC 功率器件市場最初是在特斯拉在其電動汽車「Model 3」的逆變器中采用 SiC 時(shí)獲得動力的，但現(xiàn)在 800V 高速電動汽車充電已成為趨勢。

使用 SiC 功率器件的電動汽車正在量產(chǎn)，例如比亞迪的「漢」和現(xiàn)代的「IONIQ 5」。到 2023 年，意法半導(dǎo)體、安森美、英飛凌科技（以下簡稱英飛凌）、Wolfspeed、ROHM 等多家主要器件制造商的 SiC 功率器件營收將創(chuàng)下歷史新高。到 2025 年，這些公司的 SiC 功率器件銷售額預(yù)計(jì)將超過 10 億美元，并且許多公司計(jì)劃在未來幾年擴(kuò)大其設(shè)施。

Yole 預(yù)計(jì) SiC 功率器件市場在未來幾年將再增長一個檔次，因?yàn)椴粌H汽車，而且工業(yè)/能源/鐵路應(yīng)用都在增長勢頭。

按應(yīng)用劃分的 SiC 功率器件市場規(guī)模趨勢。來源：Yole Group

Yole 表示，2023 年 SiC 晶圓/外延片市場增長強(qiáng)勁，尤其是在中國，由于大規(guī)模產(chǎn)能擴(kuò)張，但現(xiàn)在存在產(chǎn)能過剩的擔(dān)憂。SiC 相關(guān)市場在 2024 年上半年面臨阻力，SiC 功率器件主要客戶特斯拉預(yù)計(jì) 2024 年增長放緩。據(jù)稱，供應(yīng)鏈中的企業(yè)正在降低庫存水平，等待 2024 年下半年市場的復(fù)蘇。

GaN 功率器件市場持續(xù)高速增長，2029 年將達(dá)到 25 億美元

GaN 功率器件市場主要由消費(fèi)應(yīng)用驅(qū)動。最近的趨勢包括充電器的更高輸出功率以及家用電器電源和電機(jī)驅(qū)動器的更高效率/小型化。汽車和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用對 GaN 功率器件的期望也不斷提高，預(yù)計(jì)到 2029 年 GaN 功率器件市場將增長至 24.5 億美元。

按應(yīng)用劃分的 GaN 功率器件市場規(guī)模趨勢。來源：Yole Group

在 GaN 功率器件行業(yè)，垂直集成器件制造商（IDM）的商業(yè)模式預(yù)計(jì)未來將更加占主導(dǎo)地位，并且參與者的整合正在取得進(jìn)展。英飛凌對 GaN Systems 的收購是迄今為止業(yè)界最大的一筆收購，總計(jì) 8.3 億美元。瑞薩電子還宣布將以 3.39 億美元收購 Transphorm。預(yù)計(jì)將于 2024 年上半年完成。

總體而言，2023 年至 2029 年，GaN 功率器件市場預(yù)計(jì)將以 45% 的復(fù)合年增長率擴(kuò)張，到 2029 年將達(dá)到 24.5 億美元以上。這種快速增長引發(fā)了人們的興趣，過去六個月宣布的投資超過 16 億美元，包括并購和其他融資。

中國十分看好第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用前景。最近幾年，國家持續(xù)出臺相關(guān)政策支持第三代半導(dǎo)體發(fā)展，2016 年 7 月，國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)「十三五」國家科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知》明確發(fā)展第三代半導(dǎo)體芯片；2019 年 11 月工信部將第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品寫入《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》，2019 年 12 月，在《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確要求加快培育布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展；2020 年 7 月為鼓勵企業(yè)積極發(fā)展集成電路，國家減免相關(guān)企業(yè)稅收；2021 年 3 月，十四五規(guī)劃中特別提出第三代半導(dǎo)體要取得發(fā)展；2021 年 8 月，工信部將第三代半導(dǎo)體納入「十四五」產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新相關(guān)發(fā)展。

國內(nèi)外廠商積極布局碳化硅，產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善。SiC 襯底市場高度集中，2020 年山東天岳在半絕緣型市場份額達(dá) 30%。超芯星是國內(nèi)為數(shù)不多掌握 PVT 和 HTCVD 兩種長晶技術(shù)路線的公司。以東莞天域和瀚天天成為代表的國內(nèi)碳化硅外延廠商，已研制成功 6 英寸碳化硅外延晶片，逐漸實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。國內(nèi)廠商在 SiC 功率器件領(lǐng)域入局較晚，目前市場份額較小，但由于行業(yè)處于早期階段，格局尚未定型。長飛先進(jìn)半導(dǎo)體采用 IDM 模式，業(yè)務(wù)覆蓋外延、設(shè)計(jì)、晶圓制造、模組全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，目前其 SiC MOSFET 已投產(chǎn)能與規(guī)劃產(chǎn)能均為國內(nèi)第一，并且其產(chǎn)品已通過頭部車廠、Tier1 客戶認(rèn)證，是國內(nèi)首批上新能源車主驅(qū)逆變器的廠商。

碳化硅襯底材料是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中最具價(jià)值的一環(huán)。碳化硅器件制作過程可分為襯底加工、外延生長、器件設(shè)計(jì)、制造、封裝等環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)鏈存在較為顯著的價(jià)值量倒掛現(xiàn)象，其中襯底制造技術(shù)壁壘最高、價(jià)值量最大。在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中，碳化硅襯底約占碳化硅器件成本的 47%。而對于硅基器件來說，晶圓制造占據(jù) 50% 的成本，硅片襯底僅占據(jù) 7% 的成本。從不同行業(yè)的滲透節(jié)奏來看，800V 平臺與碳化硅相擁而來推動新能源汽車 2023 年成為第一大爆發(fā)市場。細(xì)分應(yīng)用中，主逆變器作為最核心、價(jià)值最大領(lǐng)域已采用純 SiC MOSFET 替代方案，OBC、DC-DC 當(dāng)前仍以 SiC SBD 作為近期過渡。

隨著氮化鎵行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，中國氮化鎵行業(yè)市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。目前的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在消費(fèi)電子、新能源汽車、光伏及儲能、數(shù)據(jù)計(jì)算中心等領(lǐng)域。目前國內(nèi)氮化鎵創(chuàng)業(yè)公司眾多、行業(yè)集中度相對分散，但是以英諾賽科為代表的 GaN IDM 公司優(yōu)勢明顯，可以廣泛覆蓋不同的下游應(yīng)用場景并自主掌握工藝和產(chǎn)能保障，未來將持續(xù)提升市場份額。