后摩尔时代,第三代半导体正在走向巅峰!-凯发k8手机客户端

来源:化合物半导体市场    原作者:matt    

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。

第三代半导体在“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。

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-basedigbt,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gansystems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。

封面图片来源:拍信网

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