功率碳化硅（SiC）材料、器件和应用

受电动汽车（EV）市场推动，SiC功率器件市场正在崛起

据麦姆斯咨询介绍，由于特斯拉（Tesla）在其主逆变器中采用了SiC器件，2018~2019年SiC功率器件市场吸引了广泛关注。其他汽车厂商是否会跟进应用SiC器件成为今年热议的话题。近年，汽车行业已投入超过3000亿美元用于各类电动汽车（xEV）的开发，推动了xEV市场爆发。这与传统内燃机汽车市场形成鲜明对比，后者正遭遇前所未有的增长放缓。xEV市场是硅（Si）功率器件的主要市场驱动因素，它是SiC市场兴奋的源泉，这一点都不意外。

不过，就xEV领域的SiC应用市场而言，产业厂商的预期各异，有些很保守，有些则非常乐观。对于2025年的市场规模，产业厂商的预测范围从数亿美元到数十亿美元不等，据意法半导体（STMicroelectronics）估计，2025年该市场将增长至30亿美元。大家都同意EV是最具潜力的市场，但对于它将如何发展以及SiC将如何渗透到汽车市场的看法各不相同。这些市场预测基于厂商各自收集的数据，以及它们对数据的解读。

                                             SiC功率器件发展时间线

通过与业内厂商的深入交流，Yole看到了正在走向繁荣的SiC功率器件市场。Yole预计，到2024年，SiC功率半导体市场规模将增长至20亿美元，2018~2024年期间的复合年增长率（CAGR）将高达29%。其中，汽车市场无疑是最重要的驱动因素，其SiC功率半导体市场份额到2024年预计将达到50%。

                                                        功率SiC产品优势

本报告覆盖了各种SiC功率器件市场，包括纯电动汽车和混合动力汽车（EV/HEV）、充电基础设施、光伏（PV）、供电、铁路、电机驱动、不间断电源（UPS）和风电，还包括Yole对SiC应用的分析和见解。

                               2018~2024年汽车领域SiC市场发展预测

汽车市场增长正在重塑SiC市场及其生态

在硅（Si）功率领域，功率模块通常用于高功率额定应用（如EV主逆变器和铁路应用），而分立模块常用于低功率额定应用。如下图所示，英飞凌（Infineon）等部分厂商兼有分立器件和模块，而丹佛斯（Danfoss）、赛米控（Semikron）等其他厂商则是纯模块封装商。还有一些分立器件封装商，其中包括多家外包半导体封测厂商（OSAT）。

                           分立功率器件 vs. 功率模组：封装厂商概览

和硅绝缘栅双极型晶体管（IGBT）一样，对于SiC，我们希望模块也扮演关键角色。但是全SiC模块将采用什么形式？尽管一些制造商采用了标准硅封装，但大多数制造商已经开发出自己的SiC模块。例如，特斯拉采用的SiC器件：根据对象的不同，它可以是非常小的模块，也可以是先进的分立器件。

据了解，特斯拉通过与意法半导体和博麦（Boschman）合作开发，已经成功打造了模块设计具有自主知识产权的SiC供应链，相关器件由意法半导体完成制造。随着业务量的增加，我们认为会增加第二供应商，可能是一家来自亚洲的OSAT，在此之前可能是一家分立器件制造商。实际上，汽车市场不仅推动了SiC功率器件市场，还重塑了市场竞争格局和生态系统，对该领域影响深远。

本报告概述了各种SiC器件技术，包括分立和模块开发的介绍，以及商业化产品的现状和可靠性。本报告还提供了功率SiC产业的全面总结，覆盖了整个价值链：从材料到外延到模块。此外，本报告还概述了Yole对当前市场动态及未来发展的解读。

晶圆短缺还会持续吗？

在过去的两三年里，从4英寸晶圆向6英寸晶圆的过渡，加上晶圆需求的增加，导致晶圆供应短缺。这是功率SiC产业最关注的话题之一，也是2018年前后的一个重大产业瓶颈。

面对不断增长的需求，晶圆厂正在扩大投资。作为SiC晶圆市场的领导者，科锐（Cree）正在进一步巩固其领导地位。该公司已宣布投资4.5亿美元用于材料扩张和材料制造超级工厂的发展，并将建造第二座晶体生长工厂。与2017财年第一季度相比，这些举措将使SiC晶圆制造产能到2024财年增加30倍。随着多份长期晶圆供应协议的签署，科锐确保了未来几年可用于其材料业务的重要营收。不过，科锐并不是唯一一家投资该业务的厂商，贰陆（II-VI）、天科合达（Tankeblue）等厂商也在大举投入，此外，还有一些新面孔非常活跃，尤其是GTAT。

                                               SiC晶圆供应发展史

在我们看来，晶圆供应商的努力得到了回报，2019年的晶圆供应形势已经好转。

在外延片层面，市场状况也在快速演变。例如，随着技术日趋成熟、外包比例不断增长，我们看到昭和电工（Showa Denko）在2015年、2016年和2018年一直在连续扩大产能。

Yole邀您分享其对于晶圆供应情况及其影响的分析，以及对晶圆和外延片市场的预测。

               2018年Wolfspeed（科锐）SiC晶圆市场份额估测

本报告涉及的部分公司：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…