本文來(lái)自微信公眾號(hào)“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”。
據(jù)Yole預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2028年，功率GAN市場(chǎng)將占電力電子市場(chǎng)的6%以上。其中，消費(fèi)類(lèi)快速充電器和適配器仍然是Power GaN的主要驅(qū)動(dòng)力。新趨勢(shì)包括更高功率（高達(dá)300W）和“全GaN”充電器，從而導(dǎo)致每個(gè)充電器的GaN含量更高。功率GaN正在擴(kuò)展到其他消費(fèi)應(yīng)用，例如智能手機(jī)中的OVP，帶來(lái)了數(shù)十億的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
除了消費(fèi)者之外，我們預(yù)計(jì)功率GaN、汽車(chē)和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用還有兩個(gè)增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。對(duì)于汽車(chē)而言，GaN器件可用于多種應(yīng)用。100V GaN器件用于ADAS的汽車(chē)LiDAR。在動(dòng)力系統(tǒng)中采用GaN不再是“是否”的問(wèn)題，而是“何時(shí)”的問(wèn)題，因?yàn)榻陙?lái)，多家汽車(chē)一級(jí)供應(yīng)商一直與設(shè)備供應(yīng)商密切合作，重點(diǎn)關(guān)注OBC和DC-DC轉(zhuǎn)換器。
在數(shù)據(jù)通信方面，功率超過(guò)3kW、鈦效率達(dá)到80Plus的GaN電源已經(jīng)上市，其外形尺寸比硅基替代品更好。多家廠商正在開(kāi)發(fā)IBC（中間總線轉(zhuǎn)換器）。GaN Systems的分析表明，數(shù)據(jù)中心中的GaN通過(guò)減少運(yùn)營(yíng)支出并降低二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的業(yè)務(wù)。
隨著這些不同應(yīng)用的整體增長(zhǎng)，功率GaN器件市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2028年將價(jià)值20.4億美元，2022-2028年復(fù)合年增長(zhǎng)率為49%。
2023年，英飛凌宣布以創(chuàng)紀(jì)錄的83億美元交易收購(gòu)GaN Systems。其他IDM也在做出重大努力和投資來(lái)加強(qiáng)其功率GaN活動(dòng)。例如，意法半導(dǎo)體正在法國(guó)圖爾建設(shè)其內(nèi)部8英寸GaN制造工廠。Nexperia正在開(kāi)發(fā)其e-mode技術(shù)，ROHM則于2022年憑借其EcoGaN 150V和650V產(chǎn)品組合進(jìn)入功率GaN市場(chǎng)。我們預(yù)計(jì)其他成熟的電力電子IDM將在未來(lái)幾年通過(guò)并購(gòu)或內(nèi)部技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)入功率GaN行業(yè)。
到2023年，無(wú)晶圓廠商業(yè)模式仍將主導(dǎo)Power GaN生態(tài)系統(tǒng)。大多數(shù)無(wú)晶圓廠公司與臺(tái)積電合作。與此同時(shí)，X-fab和BelGaN等其他代工廠正在吸引更多關(guān)注并獲得更多市場(chǎng)份額。這兩家代工廠沒(méi)有內(nèi)部外延，這對(duì)于外延業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì)。IQE、Siltronic、Enkris和Soitec等多家Epihouse已推出6英寸和8英寸硅基GaN外延片。例如，當(dāng)需要二次采購(gòu)時(shí)，代工廠和Epihouse也可以與IDM開(kāi)展業(yè)務(wù)。我們已經(jīng)看到意法半導(dǎo)體與臺(tái)積電一起生產(chǎn)MasterGaN產(chǎn)品。
展望未來(lái)，我們預(yù)計(jì)一些無(wú)晶圓廠公司將被IDM收購(gòu)。其他無(wú)晶圓廠或晶圓廠公司將通過(guò)擴(kuò)展到其他市場(chǎng)和產(chǎn)品多元化來(lái)繼續(xù)增長(zhǎng)。例如，Navitas通過(guò)收購(gòu)GeneSiC進(jìn)入Power SiC業(yè)務(wù)。為了保持業(yè)務(wù)的可持續(xù)發(fā)展，無(wú)晶圓廠公司需要投資代工廠和外延廠以確保產(chǎn)能。
截至2023年，已有超過(guò)260種商用器件，具有不同的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)常關(guān)操作、廣泛的電壓額定值和多種封裝類(lèi)型。一般來(lái)說(shuō)，GaN廠商越來(lái)越多地提出引腳對(duì)引腳兼容的器件，因?yàn)橐恍┳罱K用戶(hù)需要為某些應(yīng)用進(jìn)行多源采購(gòu)。
GaN HEMT的主要平臺(tái)仍然是6英寸GaN-on-Si。與此同時(shí)，隨著Innoscience提高產(chǎn)能，以及其他IDM公司建立8英寸生產(chǎn)線，例如位于圖爾的意法半導(dǎo)體以及位于菲拉赫和居林的英飛凌，8英寸硅基氮化鎵正在獲得更多份額。我們預(yù)計(jì)到2028年8英寸將占硅片總需求的60%以上。
藍(lán)寶石基氮化鎵也用于功率應(yīng)用，以6英寸為主要平臺(tái)。截至2023年，PI仍然是Sapphire的主要用戶(hù)，而transphorm正在開(kāi)發(fā)1200V GaN-on-Sapphire器件，將于2024年提供樣品。其他來(lái)自LED業(yè)務(wù)的初創(chuàng)公司和公司，例如來(lái)自Epistar的GaNrich，正在利用其在藍(lán)寶石上GaN外延方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)及其已安裝的外延生長(zhǎng)能力進(jìn)入功率GaN市場(chǎng)。這些公司將面臨開(kāi)發(fā)GaN HEMT前端工藝的挑戰(zhàn)，這與GaN LED不同。
展望未來(lái)，我們看到了一些創(chuàng)新，旨在使功率GaN達(dá)到更高的擊穿電壓（＞1200V），例如垂直GaN-on-GaN，以及通過(guò)使用電隔離襯底實(shí)現(xiàn)更多單片集成，例如IMEC在GaN-on方面的工作-SOI或GaN-on-QST。
SiC，跑向8英寸時(shí)代
據(jù)Yole報(bào)道，到2028年，功率SiC器件市場(chǎng)將增長(zhǎng)至近90美元。
三個(gè)市場(chǎng)正在推動(dòng)功率碳化硅的增長(zhǎng)。從銷(xiāo)量和市場(chǎng)價(jià)值來(lái)看，純電動(dòng)汽車(chē)是最大的市場(chǎng)，而800V電動(dòng)汽車(chē)是SiC獲得增長(zhǎng)動(dòng)力的最佳點(diǎn)。EV直流充電器的部署預(yù)測(cè)與xEV出貨量的快速增長(zhǎng)一致。特別是，SiC非常適合高功率模塊化充電器。這將是功率碳化硅的下一個(gè)十億美元市場(chǎng)。就能源供應(yīng)而言，考慮到2022-28年期間安裝數(shù)量不斷增加，它代表著一個(gè)價(jià)值數(shù)億美元的市場(chǎng)。
其他應(yīng)用包括工業(yè)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鐵路等。
截至2023年，功率SiC的主要趨勢(shì)是整合功率模塊封裝業(yè)務(wù)以增加收入。盡管IDM基于兩種不同的晶圓采購(gòu)策略，但截至2023年，IDM仍是Power SiC的主流商業(yè)模式。一些領(lǐng)先的IDM已垂直整合晶圓制造，以更好地控制整個(gè)處理流程，而另一些則決定專(zhuān)注于器件級(jí)別，不在內(nèi)部整合SiC晶圓活動(dòng)。
最近宣布的功率SiC領(lǐng)域的并購(gòu)和合作伙伴關(guān)系揭示了每個(gè)參與者所采取的各種戰(zhàn)略立場(chǎng)。它們涉及產(chǎn)能擴(kuò)張、融資、確保晶圓供應(yīng)、接近新市場(chǎng)或推廣新技術(shù)。
截至2023年，6英寸是龍頭廠商的主流SiC晶圓尺寸，基于這一成熟平臺(tái)有多種產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。
Wolfspeed是唯一一家在8英寸平臺(tái)上進(jìn)行部分生產(chǎn)的廠商，盡管多家廠商已宣布打算遵循這一戰(zhàn)略決策。許多玩家展示了8英寸樣品并發(fā)布了應(yīng)對(duì)所有挑戰(zhàn)的創(chuàng)新方法。然而，8英寸SiC在成本、設(shè)備交貨時(shí)間、良率以及最重要的晶圓可用性方面仍然更具挑戰(zhàn)性。
在器件層面，市場(chǎng)上平面SiC晶體管和溝槽SiC晶體管并存。它們提供不同的好處，其使用取決于每個(gè)玩家的策略和目標(biāo)應(yīng)用。
