根據(jù)Omdia的《2020年SiC和GaN功率半導(dǎo)體報告》，全球SiC和GaN功率半導(dǎo)體的銷售收入，預(yù)計從2018年的5.71億美元增至2020年底的8.54億美元。預(yù)計未來十年，每年的市場收入以兩位數(shù)增長，到2029年將超過50億美元。
這些長期市場預(yù)測的總金額比去年報告中的數(shù)字低約10億美元。這是因為自2018年以來，幾乎所有應(yīng)用的需求都有所放緩。此外，2019年的設(shè)備平均價格也下降了。注意：用于今年預(yù)測的設(shè)備預(yù)測量都是從2019年開始計算的，并沒有考慮到COVID-19大流行的影響。
GaN和SiC功率半導(dǎo)體全球市場收入預(yù)測（單位：百萬美元）
SiC肖特基二極管已經(jīng)上市十多年了，近年來出現(xiàn)了SiC金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（SiC MOSFETs）和結(jié)型場效應(yīng)晶體管（SiC JFETs）。SiC功率模塊也越來越多，包括混合SiC模塊（這種模塊包含帶Si絕緣柵雙極晶體管（IGBTs）的SiC二極管），以及包含SiC MOSFETs的完整SiC模塊（不論這種模塊是否帶有SiC二極管）。
SiC MOSFETs在制造商中很受歡迎，已經(jīng)有幾家公司提供了這種產(chǎn)品。有幾個因素導(dǎo)致2019年的平均價格下降，比如650伏、700伏和900伏SiC MOSFETs上市，其定價與硅超結(jié)MOSFETs競爭，又比如供應(yīng)商之間的競爭加劇。
“價格下降最終將刺激SiC MOSFET技術(shù)的更快采用。”Omdia功率半導(dǎo)體的高級首席分析師Richard Eden說,“相比之下，GaN功率晶體管和GaN系統(tǒng)集成電路最近才出現(xiàn)在市場上。GaN是一種寬禁帶材料，具有類似于SiC的性能優(yōu)勢，但其成本下降的潛力更大。這些價格和性能上的優(yōu)勢是有可能的，因為GaN功率器件可以在硅或藍寶石襯底上發(fā)展，而硅襯底和藍寶石襯底比SiC便宜。盡管GaN晶體管現(xiàn)在才上市，但Power Integrations、Texas Instruments和Navitas Semiconductor等公司GaN系統(tǒng)集成電路的銷售額預(yù)計將以更快的速度增長。”
SiC和GaN功率半導(dǎo)體市場趨勢
到2020年底，SiC MOSFETs預(yù)計將產(chǎn)生約3.2億美元的收入，與肖特基二極管的收入相當(dāng)。從2021年起，SiC MOSFETs將以略快的速度增長，成為最暢銷的分立SiC功率器件。同時，盡管SiC JFETs的可靠性、價格和性能都很好，但據(jù)預(yù)測，SiC JFETs的收入要比SiC MOSFETs少得多。
“終端用戶很喜歡常關(guān)型SiC MOSFETs，因此SiC JFET似乎可能仍然是專門的、利基產(chǎn)品。”Eden 說，“然而，盡管活躍的供應(yīng)商很少，但預(yù)計SiC JFET的銷售額將以驚人的速度增長。”
結(jié)合Si IGBT和SIC二極管的混合型SiC功率模塊在2019年的銷售額估計約為7200萬美元，全SiC功率模塊在2019年的銷售額估計約為5000萬美元。Omdia預(yù)計到2029年，全SiC功率模塊將實現(xiàn)超過8.5億美元的收入，因為它們將被優(yōu)先用于混合動力和電動汽車動力系統(tǒng)逆變器。相比之下，混合型SiC功率模塊將主要用于光伏（PV）逆變器、不間斷電源系統(tǒng)和其他工業(yè)應(yīng)用，帶來的增長速度要慢得多。
2019年以來發(fā)生了什么變化？
現(xiàn)在，SiC和GaN功率器件都有數(shù)萬億小時的器件現(xiàn)場經(jīng)驗。供應(yīng)商，甚至是新進入市場的企業(yè)，都在通過獲得JEDEC和AEC-Q101認證來證明這一點。SiC和GaN器件似乎不存在任何意外的可靠性問題；事實上，它們通常比硅器件更好。
SiC MOSFET和SiC JFET的工作電壓較低，如650V、800V和900V，使SiC在性能和價格上都能與Si超結(jié)MOSFET競爭。
內(nèi)含GaN晶體管和GaN系統(tǒng)集成電路的終端產(chǎn)品已投入批量生產(chǎn)，特別是用于手機和筆記本電腦快速充電的USB C型電源適配器和充電器。此外，許多GaN器件正由晶圓代工服務(wù)提供商制造，在標(biāo)準(zhǔn)硅片上提供內(nèi)部GaN外延晶體生長，隨著產(chǎn)量的增加，產(chǎn)能可能無限擴大。
