第三代半导体爆发！SiC和GaN还需多久把硅功率器件赶出历史舞台

在过去的几十年里，全球SiC 和GaN领域的特点是发展、行业接受度不断提高以及有望实现数十亿美元的收入。第一个商用 SiC 器件于 2001 年以德国英飞凌的肖特基二极管形式出现。随之而来的是快速发展，到 2026 年，该行业现在有望达到超过40亿美元的市场。

第三代半导体加速爆发

GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）功率晶体管作为电源管理领域目前备受推崇的新型创新技术，但仍有挑战需要克服，尤其是高成本和低可靠性。

在应对气候变化和近期能源危机等挑战时，当务之急是降低电子设备的功耗和发热。

云计算、虚拟宇宙的大型数据中心以及新型智能手机等各种小型电子设备将继续投资。SiC 和GaN都可以提供更小的尺寸和更低的热/功耗，但它们成为标准技术还需要一些时间。

虽然讨论相当强调GaN/SiC功率晶体管的优势，但也明确表示硅MOSFET不会很快消失。尽管GaN晶体管的制造成本已经达到与 MOSFET 相似或更低的水平，但要赶上产量还需要数十年的时间。

新能源汽车产业受益明显

第三代半导体是以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的化合物半导体，该类半导体材料禁带宽度大于或等于2.3eV，因此也被称为宽禁带半导体材料。第三代半导体在禁带宽度、击穿电场、热导率、电子饱和速率、抗辐射能力等关键参数方面具有显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求。

从SiC功率器件的应用来看，由于SiC功率器件能够显著提升新能源汽车的性能，如提升续航能力和充电速率，以及实现汽车的轻量化，因此SiC功率器件在新能源汽车领域的应用比例最高，其次为电源设备、光伏发电和国防军工领域，占比分别为21%、17%和11%。

仅SiC器件中的功率器件的市场规模将从2021年的 10.90亿美金增长至2027年的62.97亿美金，复合年增长率约34%。从细分行业来看，新能源产业链和充电基础设施将为增长最快领域。

在SiC功率器件领域，全球主要市场份额掌握在美国的Wolfspeed和日本的Rohm 两大龙头企业手中，市场份额分别为27%和22%，行业前四企业市占率合计73%。由于SiC 器件对稳定性要求较高，并且验证周期较长，因此国内厂商切入较为缓慢。

会把硅功率器件赶出历史舞台吗

到2023年，对于某些低压应用，GaN的价格将与MOSFET持平。在价格方面，例如，在65W USB PD（电力输送）充电的情况下，GaN和硅系统预计在2023年上半年具有可比的系统价格。同时，它们的要小三分之一.它更小更轻，为移动计算行业提供了强大的价值主张。

GaN技术是低电压应用的理想选择，但对于结合使用这两种技术的汽车应用，可靠性仍面临挑战。SiC 可以在更高的电压下工作，但比硅更难制造。因此，制造商正在投资数十亿美元来提高产能以满足需求。

SiC和GaN的前进道路是清晰的，而且技术是可靠的。但我们还需要数年时间才能提高产量、获得更多设计胜利并达到电子行业具有竞争力所需的价格点。