产业洞察：SiC/GaN功率市场未来如何？

宽禁带半导体SiC/GaN具备高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等物理特性，因此其天然适合对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件要求较高的应用，被视为电力电子领域的颠覆性技术。

12月7日，集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄在2022集邦咨询化合物半导体前瞻分析会上介绍了宽禁带半导体的功率市场现状以及对未来的展望。

宽禁带功率半导体市场潜力巨大，未来几年将保持高速增长

受益于新能源革命，电汽车、光伏储能以及工业自动化等下游应用的多点爆发，功率半导体行业迎来了高景气周期。据Trendforce集邦咨询最新报告《第三代半导体功率应用市场报告》预估，功率半导体分立器件和模块的市场规模将从2020年的204亿美金增长到2025年的274亿美金，其中宽禁带半导体SiC/GaN的市场份额将从2020年的不到5%增长到2025年的17%左右。

自SiC二极管首次商业化以来，SiC功率市场一直由供电应用推动，直到其2018年首次应用于特斯拉主驱逆变器后，汽车逐渐成为杀手级应用。据Trendforce集邦咨询预测，全球SiC功率市场规模将从2020年的6.8亿美元增长至2025年的33.9亿美元，CAGR达38%。其中新能源汽车（主驱逆变器/OBC/DC-DC）将成为主要驱动力，或在2025年占据62%市场份额。

GaN功率市场的主要驱动力将在于消费应用，截至目前至少已有多家手机OEM及PC设备制造商陆续推出GaN充电器，另外电动车和数据中心也是GaN未来的重要应用场景。据Trendforce集邦咨询预测，全球GaN功率市场规模预计将从2020年的4800万美元增长到2025年的13.2亿美元，CAGR达94%。

SiC加速垂直整合，GaN垂直分工与IDM模式并存

SiC衬底制程技术复杂/晶体生长缓慢，且具有极高的价值占比，进而成为SiC晶圆产能的关键制约点，因此罗姆、意法、安森美等SiC功率大厂正加速进行垂直整合，陆续切入上游材料环节。

为了应对全球汽车电动化浪潮，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、SK Siltron、SiCrystal(罗姆)等衬底厂开始积极布局扩产计划，下游器件商纷纷向其寻求材料长期供应，特别是缺少晶体来源的英飞凌。

另外在SiC功率器件方面，平面型MOS管目前以Wolfspeed和意法半导体为代表，沟槽型则以英飞凌和罗姆为代表，均有不错的性能表现。在具体市场份额表现中，意法半导体一骑绝尘，凭借特斯拉的庞大销售量，已连续夺得功率市场第一名。

“取得SiC衬底资源将是进入下一代电动车功率元件的入场门票”，龚瑞骄分析道。

GaN功率市场方面，随着产品集成度的提高，已逐渐呈现IDM与垂直分工并存的局面，IDM模式中除了英诺赛科等少数初创企业，基本以传统功率半导体大厂为主，他们会对产品的成熟度、成本做更多的考量。

相反，Fabless专注于器件特色设计，以初创企业为主，已成为市场增长的关键推动力。另外，GaN外延环节至关重要，因此市场上已出现众多第三方外延片供应商，例如日本NTT-AT、英国IQE、国内晶湛半导体等等。但须注意的是，目前绝大部分外部外延片产能仍掌握在台积电等少数“外延+器件”深度绑定的代工厂手中，对此国内也出现了相关企业，例如芜湖启迪、南京百识等。

晶圆代工方面，台系厂商正积极投入GaN制程开发，以期待复制硅晶圆代工上的成功。器件市场表现上，纳微半导体凭借消费市场庞大出货量，其市占率已来到第一位，PI紧随其后，国内英诺赛科进展迅速位居第三。

汽车电气化趋势，将推动宽禁带功率半导体大规模上车应用

全球汽车行业正将数十亿美金投向SiC/GaN，以期待提升汽车性能。

“SiC实现的电池成本节约与SiC生产成本之间的对抗，将成为推动SiC上车的关键点。从目前进展来看，是令人满意的，SiC技术已实现整车系统成本的下降”，龚瑞骄说道。

目前SiC在汽车OBC（车载充电器）和DC-DC组件应用已经相对成熟，而基于SiC的主驱逆变器仍未进入大规模量产阶段。对此，意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、罗姆等功率器件厂商已与Tier1及车企展开深入合作，以推进SiC上车进程。

另一方面，电动车市场对于延长续航里程及缩短充电时间有着极大需求，整车平台高压化趋势愈演愈烈，对此各大车企已陆续推出800V高压车型，例如保时捷Taycan、奥迪Q6 e-tron、现代Ioniq 5等。

据Trendforce集邦咨询最新报告《第三代半导体功率应用市场报告》预估，随着电动车渗透率不断升高，以及整车架构朝800V高压方向迈进，预估2025年全球电动车市场对6英寸SiC晶圆需求可达169万片。

对于GaN上车方面，受限于可靠性等问题，目前上车之路显得较为艰难。GaN Systems、德州仪器、安世（闻泰）等厂商正努力推进GaN上车应用，期待小批量渗透进低功率OBC/DC-DC/逆变器中。

今年以来，GaN Systems先与宝马签订GaN产能全面供应协议，后与Vitesco达成战略合作；安世（闻泰）也推出了与上汽电驱动共同开发的中国首款满足量产级的新能源汽车GaN电机控制器。而除了动力系统以外，车载信息娱乐系统/激光雷达/无线充电等部件也将出现GaN的身影。

特别是激光雷达，美国EPC公司此前已与Velodyne达成合作，而GaN Systems也曾与欧司朗共同推出相应的激光驱动器，国内英诺赛科同样与禾赛科技有所接触。“GaN功率元件用于LIDAR系统中，可使其看得更远，获取图像的速度更快、更清晰”，龚瑞骄说道。（化合物半导体市场Matt）

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