GaN和SiC功率半導體市場發(fā)展趨勢

1. 引言

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

根據Omdia的SiC＆GaN Power的數(shù)據，隨著市場規(guī)模達到臨界規(guī)模，這一轉變即將到來，預計到2021年，收入將超過10億美元，這得益于混合動力和電動汽車，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(xiàn)在已經被大型，成熟的硅功率半導體制造商所吞并，”功率半導體高級首席分析師Richard Eden說。

圖1  GaN功率半導體芯片

2. GaN和SiC功率半導體市場發(fā)展趨勢

在2016年至2019年期間，知名企業(yè)Littelfuse收購了SiC初創(chuàng)企業(yè)Monolith Semiconductor，然后收購了知名企業(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，進入SiC市場。后來，Microchip Corporation收購了Microsemi，從而為其提供了一系列SiC產品。此外，在此期間，一些新的制造商進入了SiC市場，例如ABB半導體，CRRC時代半導體，PanJit International，東芝和WeEn半導體。

諸如EPC，GaN系統(tǒng)，Transphorm和VisIC之類的GaN市場初創(chuàng)企業(yè)中的早期參與者仍在發(fā)展，并且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鑄造服務提供商的出現(xiàn)，他們完善了GaN-on-Si外延片和器件的生產，建立了可行的無晶圓廠GaN制造商市場。

圖2  SiC半導體功率芯片

在過去的12個月中，并購（M＆A）有所減少。SiC功率半導體行業(yè)出現(xiàn)了兩項并購交易，涉及SiC晶圓供應商：意法半導體（STMicroelectronics）收購瑞典Norstel，以及SK Siltron收購杜邦（DuPont）的SiC晶圓業(yè)務，前稱陶氏化學（Dow Chemicals）。值得一提的是，Global Power Technologies Group在2019年末更名為SemiQ。

在GaN功率半導體行業(yè)中，意法半導體（STMicroelectronics）今年初收購了Exagan的多數(shù)股權，目的是在將來的某個時候完成權面收購。進入GaN功率半導體行業(yè)的新進入者包括Power Integrations（在隱身模式下已經投入生產），NexGen Power Systems，Odyssey Semiconductor和Tagore Technology。

英飛凌科技已與Alpha＆Omega Semiconductor攜手加入，可提供量產的Si，SiC和GaN功率半導體。安森美半導體非常接近加入這個讀家俱樂部，因為其氮化鎵產品開發(fā)即將完成。瑞薩電子，羅姆半導體，意法半導體和東芝電子都被認為也將加入這一讀家俱樂部。

圖3  GaN和SiC功率半導體市場發(fā)展趨勢

3. 基板晶圓市場

SiC襯底晶圓供應市場正在緩慢增長，許多嶺先企業(yè)宣布了產能擴張計劃，但晶圓價格下降得不夠快，對市場嶺導者的競爭不足。值得注意的是，Cree（Wolfspeed）已宣布與Infineon Technologies，STMicroelectronics和ON Semiconductor等設備制造商以及與Delphi Technologies，Volkswagen Group和ZF Friedrichshafen AG等汽車供應商的幾項長期供應協(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襯底晶圓供應市場中，2019年蕞大的驚喜是Power Integrations在仍處于隱形模式的情況下在藍寶石襯底上生產GaN系統(tǒng)IC。Power Integrations于2010年收購了Velox Semiconductor，并利用其藍寶石上的GaN研究和專有技術來創(chuàng)建其“ PowiGaN”技術。該公司通過在其第三代集成式InnoSwitch器件中將GaN開關與硅驅動器和保護IC共同封裝，向競爭對手采取了不同的方法。塊狀GaN（或獨立式GaN或GaN-on-GaN）晶片很小且非常昂貴，但隨著新的中國供應商的出現(xiàn)（包括ETA Research，Sino Nitride和Nanowin），價格正在下降。NexGen Power Systems和Odyssey Semiconductor等獨立式GaN晶圓上的溝槽器件的新開發(fā)商已經出現(xiàn)。

圖4  GaN無線功率放大器

4. 總結

綜上所述，可以看出GaN和SiC功率半導體市場發(fā)展趨勢是創(chuàng)業(yè)公司和公司合并浪潮同行，更多的投入，將引嶺GaN和SiC功率半導體市場向著更加成熟的方向發(fā)展。而GaN和SiC功率半導體研發(fā)和制造過程往往會用到光刻機和晶圓鍵合機，這些設備的性能參數(shù)又是怎么樣的呢？請點擊查看晶圓鍵合機和光刻機。