據Yole預測,預計到 2028 年,功率 GAN 市場將占電力電子市場的 6% 以上。其中,消費類快速充電器和適配器仍然是 Power GaN 的主要驅動力。新趨勢包括更高功率(高達 300W)和“全 GaN”充電器,從而導致每個充電器的 GaN 含量更高。功率 GaN 正在擴展到其他消費應用,例如智能手機中的 OVP,帶來了數十億的市場機會。
除了消費者之外,我們預計功率 GaN、汽車和數據通信應用還有兩個增長驅動力。對于汽車而言,GaN 器件可用于多種應用。100V GaN 器件用于 ADAS 的汽車 LiDAR。在動力系統中采用 GaN 不再是“是否”的問題,而是“何時”的問題,因為近十年來,多家汽車一級供應商一直與設備供應商密切合作,重點關注 OBC 和 DC-DC 轉換器。
在數據通信方面,功率超過 3kW、鈦效率達到 80Plus 的 GaN 電源已經上市,其外形尺寸比硅基替代品更好。多家廠商正在開發 IBC(中間總線轉換器)。GaN Systems 的分析表明,數據中心中的 GaN 通過減少運營支出并降低二氧化碳排放量,實現更可持續的業務。
隨著這些不同應用的整體增長,功率 GaN 器件市場預計到 2028 年將價值20.4億美元,2022-2028 年復合年增長率為 49%。
2023 年,英飛凌宣布以創紀錄的83億美元交易收購 GaN Systems。其他 IDM 也在做出重大努力和投資來加強其功率 GaN 活動。例如,意法半導體正在法國圖爾建設其內部 8 英寸 GaN 制造工廠。Nexperia 正在開發其 e-mode 技術,ROHM 則于 2022 年憑借其 EcoGaN 150V 和 650V 產品組合進入功率 GaN 市場。我們預計其他成熟的電力電子 IDM 將在未來幾年通過并購或內部技術開發進入功率 GaN 行業。
到2023年,無晶圓廠商業模式仍將主導Power GaN生態系統。大多數無晶圓廠公司與臺積電合作。與此同時,X-fab和BelGaN等其他代工廠正在吸引更多關注并獲得更多市場份額。這兩家代工廠沒有內部外延,這對于外延業務來說是一個機會。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,當需要二次采購時,代工廠和 Epihouse 也可以與 IDM 開展業務。我們已經看到意法半導體與臺積電一起生產 MasterGaN 產品。
展望未來,我們預計一些無晶圓廠公司將被IDM收購。其他無晶圓廠或晶圓廠公司將通過擴展到其他市場和產品多元化來繼續增長。例如,Navitas 通過收購 GeneSiC 進入 Power SiC 業務。為了保持業務的可持續發展,無晶圓廠公司需要投資代工廠和外延廠以確保產能。
截至 2023 年,已有超過 260 種商用器件,具有不同的解決方案來實現常關操作、廣泛的電壓額定值和多種封裝類型。一般來說,GaN 廠商越來越多地提出引腳對引腳兼容的器件,因為一些最終用戶需要為某些應用進行多源采購。
GaN HEMT的主要平臺仍然是6英寸GaN-on-Si。與此同時,隨著Innoscience提高產能,以及其他IDM公司建立8英寸生產線,例如位于圖爾的意法半導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。我們預計到2028年8英寸將占硅片總需求的60%以上。
藍寶石基氮化鎵也用于功率應用,以6英寸為主要平臺。截至2023年,PI仍然是Sapphire的主要用戶,而transphorm正在開發1200V GaN-on-Sapphire器件,將于2024年提供樣品。其他來自LED業務的初創公司和公司,例如來自Epistar的GaNrich ,正在利用其在藍寶石上 GaN 外延方面的專業知識及其已安裝的外延生長能力進入功率 GaN 市場。這些公司將面臨開發 GaN HEMT 前端工藝的挑戰,這與 GaN LED 不同。
展望未來,我們看到了一些創新,旨在使功率 GaN 達到更高的擊穿電壓(>1200V),例如垂直 GaN-on-GaN,以及通過使用電隔離襯底實現更多單片集成,例如 IMEC 在 GaN-on 方面的工作-SOI 或 GaN-on-QST。
SiC,跑向8英寸時代
據Yole報道,到 2028 年,功率 SiC 器件市場將增長至近90美元。
三個市場正在推動功率碳化硅的增長。從銷量和市場價值來看,純電動汽車是最大的市場,而 800V 電動汽車是 SiC 獲得增長動力的最佳點。EV 直流充電器的部署預測與 xEV 出貨量的快速增長一致。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十億美元市場。就能源供應而言,考慮到 2022-28 年期間安裝數量不斷增加,它代表著一個價值數億美元的市場。
其他應用包括工業電源、電機驅動、鐵路等。
截至2023年,功率SiC的主要趨勢是整合功率模塊封裝業務以增加收入。盡管 IDM 基于兩種不同的晶圓采購策略,但截至 2023 年,IDM 仍是 Power SiC 的主流商業模式。一些領先的 IDM 已垂直整合晶圓制造,以更好地控制整個處理流程,而另一些則決定專注于器件級別,不在內部整合 SiC 晶圓活動。
最近宣布的功率 SiC 領域的并購和合作伙伴關系揭示了每個參與者所采取的各種戰略立場。它們涉及產能擴張、融資、確保晶圓供應、接近新市場或推廣新技術。
截至2023年,6英寸是龍頭廠商的主流SiC晶圓尺寸,基于這一成熟平臺有多種產能擴張計劃。
Wolfspeed 是唯一一家在 8 英寸平臺上進行部分生產的廠商,盡管多家廠商已宣布打算遵循這一戰略決策。許多玩家展示了8英寸樣品并發布了應對所有挑戰的創新方法。然而,8 英寸 SiC 在成本、設備交貨時間、良率以及最重要的晶圓可用性方面仍然更具挑戰性。
在器件層面,市場上平面SiC晶體管和溝槽SiC晶體管并存。它們提供不同的好處,其使用取決于每個玩家的策略和目標應用。