功率碳化硅市场将爆发,供应链准备好了吗?

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汽车应用正推动功率SiC市场快速增长

根据麦姆斯咨询报道,2017年的发展趋势显示SiC晶体管的应用已经很明朗,正逐渐平稳地渗透到各个应用领域。Yole预测SiC功率半导体市场规模到2023年将增长至14亿美元,2017~2023年期间的复合年增长率(CAGR)可达29%。目前,SiC功率市场仍然主要受功率因数校正(PFC)和光伏(PV)应用中使用的二极管驱动。然而,Yole预计五年内,驱动SiC器件市场增长的主要因素将是晶体管,该细分市场在2017~2023年期间的复合年增长率将达到惊人的50%。其应用增长部分得益于与第一代产品相比,晶体管性能和可靠性的提高,为客户应用提供了信心。

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功率SiC产业驱动因素路线图

我们在与行业企业的交流中发现的热点之一,便是未来5到10年内汽车领域的SiC应用。其应用率取决于采用SiC的位置,例如主逆变器、车载充电器(OBC)或DC/DC转换器。

2018年,20多家汽车厂商已经在为OBC使用SiC肖特基势垒二极管(SBD)或SiC MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)晶体管,这将推动相关市场到2023年的复合年增长率达到44%。我们预计一些市场开拓者会在主逆变器中采用SiC,使2017~2023年期间的市场复合年均增长率达到鼓舞人心的108%。这一数字是很有可能达到的,因为几乎所有汽车制造商都有未来几年在主逆变器中应用SiC的计划。特别是中国汽车企业正在重点考虑采用SiC。

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SiC功率器件发展时间轴

PV市场也在近几个月吸引了我们的关注。去年,中国的安装量几乎达到了全球的一半。因此,PV市场将助力SiC器件市场的增长,但新的政府法规意味着我们降低了对该领域市场的预期。

系统制造商对高可靠且具有成本效益的系统应用感兴趣,而不会过多考量功率器件是基于硅还是基于SiC。因此,即使证明SiC的性能优于硅,但系统制造商仍然会对SiC逆变器的长期可靠性和总成本打个问号。

本报告总览了SiC功率器件市场,包括电动汽车/混合动力汽车(EV/HEV)、充电基础设施、PV、电源、铁路、马达驱动和不间断电源(UPS)以及风力发电。本报告还概述了SiC器件目前的可靠性现状,并对比分析了SiC系统相比硅IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的附加成本。

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立足2018,SiC技术是否已跨越鸿沟?

SiC应用加速,供应链准备好了吗?

从2018年的市场现状来看,我们确信市场将会继续增长。如今,SiC器件市场的问题不是它是否会增长,而是它在五年内会有多大幅度的增长。另一个问题是,供应链是否已准备好迎接市场的加速增长?晶圆供应,是2018年的市场瓶颈之一。

在此,我们不得不探讨从2016年底开始的SiC晶圆供应短缺问题。去年,来自市场的抱怨不断。有些人预计这种情况将在2017年下半年得到缓解。但现在我们已来到了2018年中,市场供应短缺问题仍然存在。主要有两个原因造成了这种现状:首先,从4英寸到6英寸晶圆的转变,比供应商预期的要快得多;其次,晶圆需求的增长,也快于市场预期。

这种情况还将持续吗?有些人认为这是暂时的也是常见的,这是向更大尺寸晶圆迁移时的正常现象。另一群人则认为这一现状很严峻。这对于晶圆供应商来说是好事情,因为供应短缺可以使它们维持高价。但是,为了满足众多客户的需求,它们投入也很大。我们预计未来几年,它们将投入数亿美元。Cree-Wolfspeed(科锐)、II-VI(贰陆)和Dow(陶氏)等领先SiC晶圆供应商都在加大投入扩大产能。

就外延片市场而言,近年来一直在努力起飞,但市场情况变化很快。例如,随着技术日趋成熟、外包比例不断增长,我们看到Showa Denko(昭和电工)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短缺现状及其影响的分析,以及对晶圆和外延片市场的预测。

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2018年SiC晶圆市场竞争格局(包括研发机构)

意法半导体和特斯拉合作落地,科锐热情高涨

快速发展的市场总是伴随着大量参与厂商的经营活动,2017~2018年期间的几个重要事件值得我们关注。2018年2月,Cree在放弃将其Wolfspeed业务出售给Infineon(英飞凌)之后,Cree在其投资者日宣布了一项180°的战略转变。该公司决定专注于Wolfspeed,尽管这是Cree最小的业务,但截至2017年,Wolfspeed仍是SiC晶圆和SiC功率器件市场的领导者。

这一战略支点将使Cree能够在其SiC业务中投入更多资金,扩大晶圆、外延片和器件的产能,为市场增长做好准备。而并购失败的另一方Infineon,也开发了其功率SiC业务。该公司与Cree签署了一份长期的SiC晶圆供应协议,并于2018年开始在不同的电力电子贸易展和会议上积极推广其CoolSiC MOSFET产品。

与此同时,特斯拉在其电动汽车中采用SiC MOSFET着实令市场兴奋。尽管自2016年便开始有此传言,但没有更多信息证明它是否会应用在OBC和/或主逆变器中。通过逆向工程确认,特斯拉的Model 3车型使用了来自STMicroelectronics(意法半导体)的1-in-1顶部引线框架模块,包含了两个SiC MOSFET。

一种代工模式正在清晰地形成,这有助于无晶圆厂和轻晶圆厂公司推出SiC产品,使该技术更容易获得。但2017年的代工服务供应仍然短缺。一家新的6英寸晶圆代工厂——Clas-SiC Wafer Fab Limited在2017年成立,其中包括了来自Raytheon(雷神公司)的整个SiC团队,Raytheon已停止了其SiC业务。此外,台湾代工厂Episil(汉磊科技)现在也很活跃。

本报告总览了功率SiC产业,覆盖了从材料到外延到模组的整个价值链。本报告还提出了Yole对当前市场动态和未来发展趋势的独到见解。

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