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GaN和SiC功率半導體市場(chǎng)發(fā)展趨勢

發(fā)布時(shí)間:2023-08-16

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1. 引言


碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)功率半導體的新興市場(chǎng)正在從以創(chuàng )業(yè)為主導的業(yè)務(wù)迅速發(fā)展為以大型功率半導體制造商為主導的業(yè)務(wù)。


根據Omdia的SiC&GaN Power的數據,隨著(zhù)市場(chǎng)規模達到臨界規模,這一轉變即將到來(lái)。到2024年,收入預計將超過(guò)20億美元,這得益于混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)、電源和光伏(PV)逆變器的需求。


“ SiC和GaN功率半導體行業(yè)的起源都是熱心的小型初創(chuàng )公司,其中許多現已經(jīng)被大型、成熟的硅功率半導體制造商吞并,”功率半導體高級首席分析師Richard Eden說(shuō)。


圖1  GaN功率半導體芯片


2. GaN和SiC功率半導體市場(chǎng)發(fā)展趨勢


過(guò)去幾年間,知名企業(yè)Littelfuse收購了SiC初創(chuàng )企業(yè)Monolith Semiconductor,后又收購了知名企業(yè)IXYS Semiconductor。安森美半導體與先前收購瑞典初創(chuàng )公司TranSiC的Fairchild合并,進(jìn)入SiC市場(chǎng)。隨后,Microchip Corporation收購了Microsemi,為其提供了一系列SiC產(chǎn)品。在此期間,一些新的制造商進(jìn)入了SiC市場(chǎng),例如ABB半導體、CRRC時(shí)代半導體、泰科天潤、華潤微、比亞迪、PanJit International、東芝和WeEn半導體。


諸如EPC、GaN系統、Transphorm和VisIC這些GaN市場(chǎng)初創(chuàng )企業(yè)的早期參與者仍在發(fā)展中,并與成熟的硅功率半導體制造商結成連盟,例如Transphorm與Fujitsu,GaN Systems和ROHM Semiconductor之間的聯(lián)系。硅功率半導體制造商很少收購原始創(chuàng )業(yè)公司的原因之一可能是代工服務(wù)提供商的出現,他們完善了GaN-on-Si外延片和器件的生產(chǎn),建立了可行的無(wú)晶圓廠(chǎng)GaN制造商市場(chǎng)。


圖2  SiC半導體功率芯片


第三代半導體行業(yè)出現了多項并購交易,涉及SiC晶圓供應商:意法半導體(STMicroelectronics)收購瑞典N(xiāo)orstel,SK Siltron收購杜邦(DuPont)的SiC晶圓業(yè)務(wù),其前身為陶氏化學(xué)(Dow Chemicals)。值得一提的是,Global Power Technologies Group在2019年末更名為SemiQ。意法半導體(STMicroelectronics)收購了Exagan的多數股權,目的是在將來(lái)的某個(gè)時(shí)候完成全面收購。GaN功率半導體行業(yè)的新進(jìn)入者包括Power Integrations(在隱身模式下已經(jīng)投入生產(chǎn))、NexGen Power Systems、Odyssey Semiconductor和Tagore Technology。安森美半導體、瑞薩電子、羅姆半導體、意法半導體和東芝電子也均已加入這一獨家俱樂(lè )部。


圖3  GaN和SiC功率半導體市場(chǎng)發(fā)展趨勢


3. 襯底晶圓市場(chǎng)


SiC襯底晶圓供應市場(chǎng)正在緩慢增長(cháng),許多領(lǐng)先企業(yè)宣布了產(chǎn)能擴張計劃,但晶圓價(jià)格下降得不夠快,市場(chǎng)領(lǐng)導者沒(méi)有足夠的競爭。值得注意的是,Cree(Wolfspeed)宣布與Infineon Technologies,STMicroelectronics和ON Semiconductor等設備制造商以及與Delphi Technologies,Volkswagen Group和ZF Friedrichshafen AG等汽車(chē)供應商達成多項長(cháng)期供應協(xié)議。除了與Cree(Wolfspeed)的協(xié)議,意法半導體還透露了與ROHM Semiconductor旗下的SiCrystal的長(cháng)期供應協(xié)議,并直接收購了晶片供應商Norstel Sweden。


在GaN襯底晶圓供應市場(chǎng)中,Power Integrations在仍處于隱形模式的情況下在藍寶石襯底上生產(chǎn)GaN系統IC。Power Integrations于2010年收購了Velox Semiconductor,利用其藍寶石上的GaN研究和專(zhuān)有技術(shù)創(chuàng )建了“PowiGaN”技術(shù)。該公司采取了與競爭對手不同的方法,在其第三代集成式InnoSwitch器件中將GaN開(kāi)關(guān)與硅驅動(dòng)器和保護IC共同封裝。塊狀GaN(或獨立式GaN或GaN-on-GaN)晶片很小且非常昂貴,但隨著(zhù)新的中國供應商的出現(包括ETA Research、Sino Nitride和Nanowin),價(jià)格正在下降。NexGen Power Systems和Odyssey Semiconductor等獨立式GaN晶圓上的溝槽器件的新開(kāi)發(fā)商已經(jīng)出現,但設備需要很多年才能普及。

圖4  GaN無(wú)線(xiàn)功率放大器


4. 總結


綜上所述,可以看出GaN和SiC功率半導體市場(chǎng)發(fā)展趨勢是創(chuàng )業(yè)公司和公司合并浪潮并行,更多的投入將引領(lǐng)GaN和SiC功率半導體市場(chǎng)向著(zhù)更加成熟的方向發(fā)展。




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