將達100億美元，SiC功率器件市場急速擴張

2024 年 3 月，法國市場研究公司 Yole Group 發布了 SiC（碳化硅）/GaN（氮化鎵）市場研究報告。報告稱，預計 2029 年 SiC 功率器件市場規模將達到 100 億美元。SiC 市場的快速擴張主要得益于 EV（電動汽車）的需求，預計 2023 年市場將比上年增長 60%。

SiC 功率器件市場規模及同比增速趨勢。 來源：Yole Group

2029 年 WBG 半導體將占功率器件市場的 35%

2029 年電力電子市場中，采用 SiC、GaN 等寬帶隙（WBG）半導體的產品預計將占總量的 35% 以上，其中 SiC 預計將占總量的 26.8%。

電力電子市場各材料占比趨勢。來源：Yole Group

SiC/GaN 功率器件市場的快速增長始于 2018 年至 2019 年左右，并持續至今。SiC 功率器件市場最初是在特斯拉在其電動汽車「Model 3」的逆變器中采用 SiC 時獲得動力的，但現在 800V 高速電動汽車充電已成為趨勢。

使用 SiC 功率器件的電動汽車正在量產，例如比亞迪的「漢」和現代的「IONIQ 5」。到 2023 年，意法半導體、安森美、英飛凌科技（以下簡稱英飛凌）、Wolfspeed、ROHM 等多家主要器件制造商的 SiC 功率器件營收將創下歷史新高。到 2025 年，這些公司的 SiC 功率器件銷售額預計將超過 10 億美元，并且許多公司計劃在未來幾年擴大其設施。

Yole 預計 SiC 功率器件市場在未來幾年將再增長一個檔次，因為不僅汽車，而且工業/能源/鐵路應用都在增長勢頭。

按應用劃分的 SiC 功率器件市場規模趨勢。來源：Yole Group

Yole 表示，2023 年 SiC 晶圓/外延片市場增長強勁，尤其是在中國，由于大規模產能擴張，但現在存在產能過剩的擔憂。SiC 相關市場在 2024 年上半年面臨阻力，SiC 功率器件主要客戶特斯拉預計 2024 年增長放緩。據稱，供應鏈中的企業正在降低庫存水平，等待 2024 年下半年市場的復蘇。

GaN 功率器件市場持續高速增長，2029 年將達到 25 億美元

GaN 功率器件市場主要由消費應用驅動。最近的趨勢包括充電器的更高輸出功率以及家用電器電源和電機驅動器的更高效率/小型化。汽車和數據中心應用對 GaN 功率器件的期望也不斷提高，預計到 2029 年 GaN 功率器件市場將增長至 24.5 億美元。

按應用劃分的 GaN 功率器件市場規模趨勢。來源：Yole Group

在 GaN 功率器件行業，垂直集成器件制造商（IDM）的商業模式預計未來將更加占主導地位，并且參與者的整合正在取得進展。英飛凌對 GaN Systems 的收購是迄今為止業界最大的一筆收購，總計 8.3 億美元。瑞薩電子還宣布將以 3.39 億美元收購 Transphorm。預計將于 2024 年上半年完成。

總體而言，2023 年至 2029 年，GaN 功率器件市場預計將以 45% 的復合年增長率擴張，到 2029 年將達到 24.5 億美元以上。這種快速增長引發了人們的興趣，過去六個月宣布的投資超過 16 億美元，包括并購和其他融資。

中國十分看好第三代半導體的應用前景。最近幾年，國家持續出臺相關政策支持第三代半導體發展，2016 年 7 月，國務院《關于印發「十三五」國家科技創新規劃的通知》明確發展第三代半導體芯片；2019 年 11 月工信部將第三代半導體產品寫入《重點新材料首批次應用示范指導目錄》，2019 年 12 月，在《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》中明確要求加快培育布局第三代半導體產業，推動制造業高質量發展；2020 年 7 月為鼓勵企業積極發展集成電路，國家減免相關企業稅收；2021 年 3 月，十四五規劃中特別提出第三代半導體要取得發展；2021 年 8 月，工信部將第三代半導體納入「十四五」產業科技創新相關發展。

國內外廠商積極布局碳化硅，產業鏈日趨完善。SiC 襯底市場高度集中，2020 年山東天岳在半絕緣型市場份額達 30%。超芯星是國內為數不多掌握 PVT 和 HTCVD 兩種長晶技術路線的公司。以東莞天域和瀚天天成為代表的國內碳化硅外延廠商，已研制成功 6 英寸碳化硅外延晶片，逐漸實現商業化。國內廠商在 SiC 功率器件領域入局較晚，目前市場份額較小，但由于行業處于早期階段，格局尚未定型。長飛先進半導體采用 IDM 模式，業務覆蓋外延、設計、晶圓制造、模組全產業鏈環節，目前其 SiC MOSFET 已投產能與規劃產能均為國內第一，并且其產品已通過頭部車廠、Tier1 客戶認證，是國內首批上新能源車主驅逆變器的廠商。

碳化硅襯底材料是碳化硅產業鏈中最具價值的一環。碳化硅器件制作過程可分為襯底加工、外延生長、器件設計、制造、封裝等環節。產業鏈存在較為顯著的價值量倒掛現象，其中襯底制造技術壁壘最高、價值量最大。在碳化硅產業鏈中，碳化硅襯底約占碳化硅器件成本的 47%。而對于硅基器件來說，晶圓制造占據 50% 的成本，硅片襯底僅占據 7% 的成本。從不同行業的滲透節奏來看，800V 平臺與碳化硅相擁而來推動新能源汽車 2023 年成為第一大爆發市場。細分應用中，主逆變器作為最核心、價值最大領域已采用純 SiC MOSFET 替代方案，OBC、DC-DC 當前仍以 SiC SBD 作為近期過渡。

隨著氮化鎵行業應用領域的不斷拓展，中國氮化鎵行業市場規模也在不斷擴大。目前的應用領域主要集中在消費電子、新能源汽車、光伏及儲能、數據計算中心等領域。目前國內氮化鎵創業公司眾多、行業集中度相對分散，但是以英諾賽科為代表的 GaN IDM 公司優勢明顯，可以廣泛覆蓋不同的下游應用場景并自主掌握工藝和產能保障，未來將持續提升市場份額。