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研究机构:内含氮化镓 GaN 晶体管 / 系统集成电路终端产品已批量生产

2020-11-21 11:30

IT之家11月15日消息 根据 Omdia 的《2020 年 SiC 和 GaN 功率半导体报告》,在混合动力及电动汽车、电源和光伏逆变器需求的拉动下,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率半导体的新兴市场预计在 2021 年突破 10 亿美元。

报告表示,全球 SiC 和 GaN 功率半导体的销售收入,预计从 2018 年的 5.71 亿美元增至 2020 年底的 8.54 亿美元。预计未来十年,每年的市场收入以两位数增长,到 2029 年将超过 50 亿美元。

GaN 和 SiC 功率半导体全球市场收入预测(单位:百万美元)

SiC 肖特基二极管已经上市十多年了,近年来出现了 SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFETs)和结型场效应晶体管(SiC JFETs)。SiC 功率模块也越来越多,包括混合 SiC 模块(这种模块包含带 Si 绝缘栅双极晶体管(IGBTs)的 SiC 二极管),以及包含 SiC MOSFETs 的完整 SiC 模块(不论这种模块是否带有 SiC 二极管)。

SiC MOSFETs 在制造商中很受欢迎,已经有几家公司提供了这种产品。有几个因素导致 2019 年的平均价格下降,比如 650 伏、700 伏和 900 伏 SiC MOSFETs 上市,其定价与硅超结 MOSFETs 竞争,又比如供应商之间的竞争加剧。

SiC 和 GaN 功率半导体市场趋势

到 2020 年底,SiC MOSFETs 预计将产生约 3.2 亿美元的收入,与肖特基二极管的收入相当。从 2021 年起,SiC MOSFETs 将以略快的速度增长,成为最畅销的分立 SiC 功率器件。同时,尽管 SiC JFETs 的可靠性、价格和性能都很好,但据预测,SiC JFETs 的收入要比 SiC MOSFETs 少得多。

结合 Si IGBT 和 SIC 二极管的混合型 SiC 功率模块在 2019 年的销售额估计约为 7200 万美元,全 SiC 功率模块在 2019 年的销售额估计约为 5000 万美元。Omdia 预计到 2029 年,全 SiC 功率模块将实现超过 8.5 亿美元的收入,因为它们将被优先用于混合动力和电动汽车动力系统逆变器。相比之下,混合型 SiC 功率模块将主要用于光伏(PV)逆变器、不间断电源系统和其他工业应用,带来的增长速度要慢得多。

2019 年以来发生了什么变化?

现在,SiC 和 GaN 功率器件都有数万亿小时的器件现场经验。供应商,甚至是新进入市场的企业,都在通过获得 JEDEC 和 AEC-Q101 认证来证明这一点。SiC 和 GaN 器件似乎不存在任何意外的可靠性问题;事实上,它们通常比硅器件更好。

SiC MOSFET 和 SiC JFET 的工作电压较低,如 650V、800V 和 900V,使 SiC 在性能和价格上都能与 Si 超结 MOSFET 竞争。

IT之家获悉,报告提及,内含 GaN 晶体管和 GaN 系统集成电路的终端产品已投入批量生产,特别是用于手机和笔记本电脑快速充电的 USB C 型电源适配器和充电器。此外,许多 GaN 器件正由晶圆代工服务提供商制造,在标准硅片上提供内部 GaN 外延晶体生长,随着产量的增加,产能可能无限扩大。