抢占风口!《2021第三代半导体功率应用市场》分析报告来了

2021-11-17

得益于新能源汽车、光伏储能、智能电网以及工业自动化等多个领域需求端的高速增长与多样化发展态势,功率半导体行业正全面进入一轮繁荣兴盛时期。

第三代半导体技术,如碳化硅和氮化镓,正以其卓越性能,彻底重塑功率半导体行业的版图。这些先进技术不仅有望突破传统硅材料性能的局限,开辟全新市场领域,还在某些与硅并存的场景中展现出超群效能及优化成本结构的优势,成为推动未来功率半导体产业增长的关键驱动力。


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在产业链的关键一环中,Wolfspeed、SiCrystal以及II-VI等全球性领军企业掌握着绝大部分的市场份额要津。值得注意的是,美国北卡罗莱纳州的一座专注于8英寸SiC衬底生产的旗舰设施,预计于2022年上半旬步入产能爬坡阶段。与此同时,在中国的创新舞台上,天科合达、山东天岳、烁科晶体与同光晶体等新锐力量正崭露头角,尽管当前主流尺寸仍主要集中在4英寸,6英寸领域刚刚迈入量产周期,与国际领军企业的差距犹存,但其发展潜力不容小觑。

在这个行业中,衬底及器件制造商正积极地拓展其业务版图,不仅深耕自身专业领域,还向上游原材料供应链延伸,同时向下探寻合作机会与整合资源,以实现产业链的全面覆盖和协同优化。这一战略导向下,具备外延能力的公司数量相对有限,昭和电工、中国台湾嘉晶、瀚天天成及东莞天域等企业脱颖而出,在这一领域展现出显著的专业性和市场竞争力。相较于纯粹专注于外延片供应的厂商较少的情况,这些企业的多元布局为行业注入了更多活力与可能性。

自SiC二极管首次实现商业化以来,推动其发展的主要力量是供电领域的革新;然而,在2018年特斯拉将该技术引入主驱动逆变器之后,汽车领域迅速崭露头角并成为引领市场的关键领域。随着时间的推移,SiC功率组件在可靠性与成本方面的进步已显著提升,成功满足了电动车、光伏、轨道交通等行业的需求。因此,这一技术市场迎来了高速发展的黄金时期。

在当前发展初期阶段,规模化代工业务的领军Foundry主要集中于德国的X-Fab以及中国台湾地区的汉磊。这些企业凭借其先进的制造技术与丰富产能,在业界内占据着重要地位。

GaN-on-Si已确立其在GaN功率器件领域的主导地位与技术标准。

全球领先的氮化镓外延片供应商主要分布于欧洲和日本等国家,当前情况下,中国企业在这一领域的供应链中尚未占据头部地位。除了专业性的外延生产厂商之外,一些晶圆代工厂在产业链布局上采取了多元化策略,整合资源并拓展了包括外延能力在内的综合生产能力。

面向终端用户市场供应的650伏瓦特氮化镓组件已实现了规模化出货,然而,对于更高电压级别的器件而言,目前可供选择的数量相对有限。

在半导体制造的领域中,传统的硅晶圆代工厂,如台积电与世界先进,正逐步地向这一市场聚合,并且有诸如X-Fab这类专注于特殊工艺的晶圆厂也积极参与其中。此举标志着行业内的新动向和竞争格局的演变。

汽车制造商对提升电池性能的需求愈发迫切,旨在通过延长续航里程、增大容量与缩短充电时间来增强用户体验。为此,行业正加速转向800V电气架构,此转变不仅促进了高耐压的SiC材料的应用,更是为该技术开辟了广阔前景。可以预见,在主驱动逆变器、车载充电机以及直流转换器等关键部件中,SiC将发挥核心作用,引领电池系统的技术革新。

与此同时,GaN作为另一体积小、性能优越的半导体材料,尽管面临可靠性挑战,但已受到包括宝马在内的汽车制造商的关注与探索。这预示着,尽管当前存在技术障碍,GaN在汽车行业中的应用仍展现出光明前景,其上车之路虽然曲折,但未来可期。

数字时代背景下,能源效率及电池技术的瓶颈对GaN在消费级快速充电领域的发展起到了关键性的促进作用。

随着科技需求的日益增长以及对于能效比与便携性追求的不断深化,传统的电源解决方案已逐渐显露其局限性。在此情况下,GaN作为一种新兴且高效的电力电子材料,以其独特的性能特点,成功突破了传统技术在电池容量限制与能源转换效率上的束缚。

GaN凭借其优异的电学性质和高功率密度,在快速充电器领域展现出了强大的竞争力。相较于传统的硅基半导体,GaN器件能够提供更高的开关频率、更低的导通损耗和更快的响应速度,从而显著提升了充电效率,并且在体积与重量上有着明显的优势。

这一技术突破不仅改变了消费电子产品的快充体验,还对全球电池管理系统及电力转换设备产生了深远的影响。GaN的应用使得快速充电解决方案更加小型化、更高效、更具可持续性,为用户带来了便捷的同时,也为企业和市场带来了创新的机遇与增长点。

通过优化电源架构并集成GaN技术,制造商能够设计出紧凑且强大的充电设备,以满足日益增长的便携式电子设备的充电需求。这不仅扩展了电池驱动产品的使用场景,还推动了整个消费快充市场的快速发展。

总之,GaN的发展及其在快速充电领域的大规模应用,是对数字时代能源与科技融合的生动诠释,它不仅解决了传统技术面临的关键挑战,还在提升用户体验、促进可持续发展方面展现出了巨大的潜力。

根据TrendForce集邦咨询的深入评估,在GaN功率晶体管成本持续走低和应用方案日益成熟的大势推动下,预测到2025年,GaN技术将占总体快速充电市场的渗透率达到惊人的52%,展现出其显著的增长潜力与市场影响力。

第三代半导体已被广泛认可并采纳为其实现光伏系统能量转换效率最大化和能源消耗最小化的核心元件,在全球范围内加速推动了光伏逆变器技术的演进,并促进了其性能优化及成本降低,尤其是在度电成本方面取得了显著进步。

这一领域的快速扩张,尤其在逆变器新增与替换市场的强劲增长态势下,为第三代半导体市场带来了前所未有的机遇。这些高性能材料因其优越特性,在提升光伏逆变器功率密度和系统效率上发挥着关键作用,是推动绿色能源转型和技术突破的基石。

了解并深耕第三代半导体功率元器件的市场布局,对于企业而言意味着掌握了在新能源领域竞争中的先机。通过全面审视这一市场的动态、需求与技术趋势,战略规划者可以制定出更加精准、富有前瞻性的商业策略,以满足不断变化的市场需求,并引领行业创新潮流。

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