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功率碳化硅:材料、器件及应用(2019年版)

(图文译自Yole Développement)
战略部  2019/09/17

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  在电动汽车市场的带动下,碳化硅功率器件市场蓬勃发展

  因为特斯拉在其主逆变器中采用了碳化硅器件, 2018 - 2019年碳化硅功率器件市场引人注目;其他汽车厂商是否采用碳化硅器件也成了年度热议话题。最近,汽车行业已投资超3000亿美元,用于开发各类电动汽车,该市场呈爆炸式增长。这与传统的内燃机汽车市场形成了鲜明的对比,后者增长放缓。电动汽车市场是硅功率器件市场的主要驱动力,也是碳化硅市场的兴奋之源。 

  业内厂商对碳化硅的电动汽车市场市值的预测各执己见,有保守也有乐观。2015年市场规模预测范围从数亿美元到30亿美元,后者为意法半导体的预测。大家都认可电动汽车是最具潜力的市场,但对于它如何增长以及碳化硅如何渗透汽车市场所持意见各不相同。这些观点基于每个厂商收集的数据以及他们对数据的解读。

通过与业内厂商的交流,Yole认为氮化硅功率器件市场将繁荣发展。事实上,我们预计氮化硅功率半导体市场规模将在2024年实现20亿美元,复合年增长率29%(2018年-2024年)。毫无疑问,汽车市场是最重要的驱动力,其碳化硅市场份额到2024年预计达到50%。 

  本报告概述了各类碳化硅功率器件市场,包括电动汽车和混合动力汽车(EV/HEV)、充电基础设施、光伏、电源、铁路、电机驱动、不间断电源(UPS)和风能,以及Yole对碳化硅的应用分析和见解。

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2018-2024年碳化硅市场预测(特别关注:汽车细分市场)


  汽车市场的增长正在改变SIC市场动态和生态系统

  在硅领域,功率模块通常用于高额定功率的应用(如电动汽车主逆变器和轨道交通),分立功率器件则用于低额定功率的应用。如下图所示,一些厂商,如英飞凌,兼顾分立器件和模块;其他厂商,如丹弗斯和赛米控,则是纯模块封装厂商;同时还有一些分立器件封装厂商,其中包括多家封测厂商。

  正如硅基IGBT,对于碳化硅,我们希望模块也扮演关键角色。但是完整的SiC模块将采用什么形式呢?尽管一些厂商采用标准硅封装,大多数制造商开发了自有的碳化硅模块。如特斯拉采用的碳化硅器件,既可以是非常小的模块,也可以是先进的分立器件,这将取决于具体对象。

  据了解,特斯拉,通过和意法半导体、博麦共同开发,已经成功构建了具有模块设计自主知识产权的碳化硅供应链,相关器件由意法半导体制造。随着销量的增长,我们认为供应商还会增加,很可能是亚洲的OSAT,此前可能是一家分立器件制造商。事实上,汽车市场不仅推动了碳化硅功率器件市场,也在改变市场动态和生态系统,影响深远。

  本报告概述了SiC器件技术,包括介绍了分立器件和模块开发,以及商业产品的现状和可靠性。报告还全面总结了碳化硅功率器件产业,涵盖整个价值链:从材料到外延到模块。此外,Yole还分析了当前市场动态和未来发展趋势。

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分立功率器件 VS. 功率模块:封装企业概览


  晶圆还会持续供不应求么?

  在过去的两三年里,晶圆从4寸过渡到6寸,加之晶圆需求增加,晶圆供不应求。这是SiC功率产业讨论最频繁的话题之一,也是截至2018年的一个重大瓶颈。

  面对日益增长的需求,晶圆厂商正大举投资。作为碳化硅晶圆市场的领导者,科锐正进一步加强其领导地位。该公司已宣布投资4.5亿美元扩大材料业务和发展材料超级工厂,以及建造第二个晶体生长工厂。与2017财年第一季度相比,这些举措将促使2024财年碳化硅晶圆制造产能增加30倍。由于签订了多份长期供应晶圆协议,科锐已经有了重要的收入保障,可投入到未来几年的材料业务。但科锐并不是唯一的投资者,贰陆和天科合达等公司也在跟进,还有一些新投资者也非常活跃,尤其是GTAT。

  在我们看来,晶圆供应商的努力已经得到了回报,2019年的供应状况已好转。在外延片层面,情况也在迅速发展。例如,随着技术成熟和外包比例增长,昭和电工在2015年、2016年和2018年持续扩大产能。

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2018年碳化硅晶圆市场份额估测 

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报告概要


  ● 本报告涉及企业:

  Alstom, Ascatron, Aymont, Bombardier, Basic Semiconductor, Brückwell Technology, Caly Technology, Clas-SiC Wafer Fab, CREE, CRRC, Danfoss, Delphi, DENSO, Dow Corning, Epiworld, Episil, Fraunhofer IISB, Fuji Electric, GE, GeneSiC, Global Power Device, Global Power Technology, Hestia Power, Hitachi, IBS, II-VI, Infineon, MicroSemi, Mitsubishi Electric, Norstel, Northrop Grumman, NXP, ON Semiconductor, Panasonic, Philips, Powerex, Raytheon, RENESAS, ROHM, Sanrex, Schneider Electric, Semikron, Shindengen, SICC, Siemens, SMA, STMicroelectronics, Toshiba, Toyota, United Silicon Carbide, WeEn, Wolfspeed, X-Fab, Yaskawa…

  ● 购买方式

  如需购买报告,请联系华进战略部:0510-66679351 Xiaoyunzhang@ncap-cn.com

  以上图文译自Yole Développement的Power SiC 2019: Materials, Devices, and Applications

  原文请参考:https://www.i-micronews.com/products/power-sic-2019-materials-devices-and-applications/ 

  ● 活动预告

  2019年集成电路先进封装产业链协同创新发展论坛暨第六届华进开放日将于11月22日(周五)在无锡新湖铂尔曼举行。活动预计接待300名来自封测、晶圆制造、终端、设计以及材料装备等企业的专业观众。本届论坛围绕国家封测联盟十周年荣誉盛典、Prismark权威市场报告、产业代表企业分享报告展开,将聚焦WLP(Fan in & Fan out)、高性能封装(3D 堆叠、异质集成、AI及存储)、SiP、先进封装材料及装备等热门议题。

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来源: 华进半导体