2025年第三代功率半导体产值将达47.1亿美元

半导体产业纵横 2022-03-10 18:06


本文由半导体产业纵横综合

 

据TrendForce集邦咨询研究推估,第三代功率半导体产值将从2021年的9.8亿美元,到2025年增长至47.1亿美元,年复合成长率达48%。

 

作为目前最具发展潜力的材料,具备高功率及高频率特性的宽禁带(Wide Band Gap;WBG)半导体,代表材料为碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN),主要的应用场景为电动车、快充市场。

 

SiC适合高功率应用,如储能、风电、光伏、电动车、新能源车等对电池系统具高度要求的产业。其中,电动车备受市场关注,不过目前市售电动车所搭载的功率半导体多数为硅基材料(Si base),如IGBT、MOSFET,但由于电动车电池动力系统逐步往800V以上的高电压发展,相较于Si,SiC在高压的系统中有更好的性能体现,有望逐步替代部分硅基设计,大幅提高汽车性能并优化整车架构,预估SiC功率半导体至2025年可达33.9亿美元。

 

GaN适合高频率应用,包括通讯装置,以及用于手机、平板、笔电的快充。相较于传统快充,GaN快充拥有更大的功率密度,故充电速度更快,且体积更小便于携带,吸引不少OEM、ODM业者加入而开始高速发展,预估GaN功率半导体至2025年可达13.2亿美元。

 

相较传统硅基材料,第三类功率半导体衬底制造难度较高且成本较为昂贵,目前在各大衬底供应商的开发下,包括Wolfspeed、II-VI、Qromis等企业陆续扩增产能,并将在2022下半年量产8吋衬底,预期第三类功率半导体未来几年产值仍有成长的空间。

 

日本罗姆半导体(ROHM)早在2009年,就收购欧洲最大碳化硅单晶晶圆制造商SiCrystal;瑞士意法半导体(ST)于2019年,收购瑞典碳化硅晶圆制造商Norstel;美国安森美(onsemi)则是在2021年,收购美国碳化硅和蓝宝石晶圆供应商GTAT(GT Advanced Technologies),目的都是为了掌握足够的碳化硅晶圆产能,或更加深化外延成长技术;2022年,2月17日,英飞凌宣布将投资超过20 亿欧元在其位于马来西亚居林的工厂建造第三个厂区,旨在通过增加宽带隙半导体领域的制造能力来巩固其在功率半导体领域的市场领导地位.

 

 第三代半导体已成国安级产业

 

日本经济产业省(METI)在2021年发布的“半导体战略要点”中,除了鼓励第三代半导体材料的创新之外,更领先全球宣布预先投入第四代半导体氧化镓(Ga2O3)的研究,预计可用于更大的电力充电系统及其电网供应系统。

 

美国国家安全委员会(National Security Council,现名为美国人工智慧国家安全委员会NSCAI)则于2021年发布厚达752页的《半导体总检讨报告》,在第13章里直接点名国家须重视氮化镓研发的重要性,便是着眼于在通讯与国防应用。

 

2016年,德国半导体大厂英飞凌(Infineon)曾计划以8.5亿美元买下美国科锐(Cree)旗下的功率与射频元件单位Wolfspeed,却在历经一年的审理后,遭美国政府否决,理由即是“保护国防工业”。

 

我国多个省份地区也将第三代半导体列入“十四五规划”中的重点产业,代表企业包括晶元光电、三安光电、华灿光电等,但目前中国企业和国外企业相比,专利申请数量仍有一定差距。

 

全球第一大氮化镓功率元件商纳微(Navitas)曾表示,氮化镓的碳足迹比传统硅基功率元件低10倍。业界估计,若全球数据中心都升级使用氮化镓功率芯片元件,能源浪费将减少30~40%,相当于节省100兆瓦时太阳能和1.25亿吨二氧化碳排放量。

 

在碳中和与碳达峰的趋势下,各国政策都支持绿色节能应用,这也成为第三代半导体需求攀升的助力。

 

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