功率器件性能的改變不僅表現(xiàn)在能量變換效率的提升，而且表現(xiàn)在系統(tǒng)裝置能量處理能力上———功率密度的提升，此指標(biāo)平均每 4 年就提升 1 倍，被業(yè)界稱為“功率電子領(lǐng)域的摩爾定律”。

　　目前市場主流的功率半導(dǎo)體器件是 Si 基器件，包括部分 SOI（Silicon onInsulator）基高壓集成電路。但隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)不斷改進， Si 基 器件性能已經(jīng)趨向其材料本身的理論極限，使得功率密度的增長出現(xiàn)了飽和趨勢，其發(fā)展速度已無法滿足市場的高性能要求。隨著以 SiC（碳化硅）和 GaN（氮化鎵）為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料制備、制造工藝與器件物理的迅速發(fā)展， SiC 和硅基 GaN 電力電子器件逐漸成為功率半導(dǎo)體器件的重要發(fā)展領(lǐng)域。

功率器件半導(dǎo)體材料的物性參數(shù)對比

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　　考慮到混合動力車、電動車、 電源供應(yīng)裝置與太陽能電力轉(zhuǎn)換器等市場需求不斷上揚， Yole 預(yù)估全球 SiC 與 GaN 功率半導(dǎo)體市場將由 2015 年的 2.1億美元，先上揚為 2020 年的 10 億美元以上，然后于 2025 年飆升至 37 億美元。

SiC/GaN 比 Si 基器件更適合高功率、高頻率領(lǐng)域，逐步侵蝕 IGBT、 MOSFET 市場份額

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　　SiC 功率器件高耐壓低損耗，可實現(xiàn)高效率、小型化和輕量化

　　SiC 功率器件比 Si 器件具有更低導(dǎo)通電阻及更高切換速度，具有高耐壓、低損耗、高導(dǎo)熱率等優(yōu)異性能，有效實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化。SiC 功率器件的能量損耗只有 Si 器件的功率 50%，發(fā)熱量也只有 Si 器件的 50%；且有更高的電流密度。在相同功率等級下， SiC 功率模塊的體積顯著小于 Si 功率模塊,以智能功率模塊 IPM 為例，利用 SiC 功率器件，其模塊體積可縮小至 Si 功率模塊的 1/3～2/3。

SiC JFET 與 SiC MOSFET

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　　打破原有產(chǎn)業(yè)鏈， SiC 器件為不同類型供應(yīng)商創(chuàng)造新機遇

　　預(yù)計，功率 SiC 市場將會加速發(fā)展。功率 SiC市場的增長將為無源元件供應(yīng)商、材料供應(yīng)商、測試設(shè)備供應(yīng)商等多種不同類型廠商提供市場機會，并在該領(lǐng)域價值鏈上尋找自己的位置：模組封裝層面， Starpower 在 2016 年 5 月展示了其 SiC 模組；器件層面， Littlefuse 在 2015 年投資 Monolith Semiconductors，2016 年 5 月發(fā)布了 SiC 二極管產(chǎn)品，并將繼續(xù)開發(fā)一系列 SiC 產(chǎn)品。器件層面的新進廠商還包括 Brückewell、揚州揚杰科技、Gengol 等，他們都具有不同的背景和商業(yè)模式；材料方面， SiC 晶體生長爐供應(yīng)商 Aymont 開始供應(yīng) SiC 晶圓；同時現(xiàn)有 SiC 廠商將會擴展其產(chǎn)品系列，例如:英飛凌 2012 年推出SiC JFET 系列器件，并于近期發(fā)布了 1200V SiC MOSFET，并計劃于 2017 年實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)； Fuji(富士電機)的全 SiC 模組即將上市。

SiC 與 GaN 器件各自向不同應(yīng)用領(lǐng)域拓展

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　　不同 SiC 器件發(fā)展各異，國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)規(guī)模差距大

　　國際上，美國科銳（Cree）公司 2003 年率先推出 SiC 產(chǎn)品，但并沒有引起市場注意，直到 2010 年以后，業(yè)界才真正開始關(guān)注 SiC功率器件，一些廠家如 Cree、 Rohm、 Infineon、 ST、 Microsemi陸續(xù)推出相關(guān)產(chǎn)品。

　　在國內(nèi)， SiC 功率器件的研究始于 20 世紀(jì)末， 直到 2014 年，國內(nèi) SiC 二極管實現(xiàn)了量產(chǎn)化，但并沒有形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，與國外的產(chǎn)業(yè)規(guī)模相比有很大差距。目前，國內(nèi)實現(xiàn)碳化硅（SiC）功率器件量產(chǎn)的公司只有泰科天潤半導(dǎo)體等幾家，其量產(chǎn)的肖特基二極管 600～1700V 系列各項指標(biāo)均已達(dá)到國際先進水平。

SiC/GaN 功率器件商業(yè)化應(yīng)用時間

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　　市場接受度加速提升，未來保持高增長

　　2014 年全球 Si 功率器件市場規(guī)模約 150 億美元， 其中 SiC 功率器件為 1.2 億美元，不到 Si 功率器件的 1%。 SiC 器件 2014 年總市場規(guī)模約為 1.33 億美元，至 2020 年市場規(guī)模可達(dá) 4.36 億美元，年復(fù)合增長率為 22%。

　　預(yù)測，至 2025 年：碳化硅 MOSFET 市場規(guī)模將會超越 3 億美元，成為僅次于碳化硅肖特基二極體的第二大碳化硅離散功率元件；SiC FETs 與 BJTs 產(chǎn)品獲得市場信賴，但多應(yīng)用于專業(yè)或小眾產(chǎn)品，規(guī)模遠(yuǎn)低于 SiC MOSFET 市場；結(jié)合 SiC 二極管與 Si IGBT 所形成的混合式 SiC 功率模組， 2015年該產(chǎn)品市場銷售額約為 3,800 萬美元，預(yù)計 2025 年銷售額將會突破 10 億美元。

SiC 功率器件市場前景預(yù)測

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