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集微咨询朱航欧:第三代半导体产业乘风破浪扬帆起航

来源:爱集微

#SiC#

#GaN#

#集微咨询#

2021-11-03

集微网消息,“新开局、新挑战、芯生机、芯活力”,2021年第24届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会于11月1日到3日在广州召开,本届高峰论坛将围绕当前全球半导体产业形势和我国产业发展状况,共商以供应链创新带动产业链上下游各环节联动的战略大计。

在大会上,集微咨询高级分析师朱航欧对SiC和GaN为代表的第三代半导体产业和市场情况。第三代半导体功率芯片和器件的固有特性,决定了其在实现光伏、风力等新能源发电、直流特高压输电、新能源汽车等电动化交通、工业电源、民用家电等领域的电能高效转换优势,支持国家能源革命,助力推动实现“双碳”目标。

SiC产业及市场情况

朱航欧介绍到,SiC产业链分为上中下游三个环节。上游包括衬底和外延的生长,中游包括设计制造、下游是应用环节。SiC器件/模块主要的应用领域是电力电子市场,包括轨道交通、光伏逆变器、新能源汽车以及消费类电子等。

从市场发展来看,全球SiC功率半导体市场上升。根据Yole和Omdia数据显示,到2020年底,SiC电力电子市场规模约为7.03亿美元,到2025年SiC电力电子市场规模将超过30亿美元,5年平均年复合增长率超过34%,其主要驱动力为新能源汽车和消费电子。2020年全球功率半导体器件市场规模约为180~200亿美元,SiC电力电子器件渗透率约为4.2%~4.5%,较2019年提升一个百分点。

在细分领域应用方面,SiC加入有望改变新能源汽车市场格局。在电驱动领域,可帮助将电驱动控制器体积减小80%以上,是提升控制器功率密度的必然选择。在车载DC/DC中,SiC功率器件可明显降低了整个系统的重量和体积(缩小40%~70%)。在充电模块中SiC器件后可实现充电系统高效化、小型化和高可靠性。除了技术上的优势,SiC功率器件在新能源汽车中的应用也将加速车企的新能源汽车产品升级,为新能源汽车产业开拓更加广阔的市场空间。

SiC在新能源汽车市场应用的空间巨大,带动SiC功率半导体市场迅猛增长。具体来看,我国2020年新能源汽车产量为136.6万辆,预计2021年产量将达到250万辆,同比增长83%。据国际能源机构(IEA)统计,中国新能源汽车的市场规模占全球的40%-50%。从2019年新能源汽车市场不被看好的情况下开始,国际各大整车企尤其是汽车动力总成等零配件企业仍然不遗余力将研发及合作重心聚焦于新能源汽车,产业注定要开始腾飞。

值得关注的是,整车及零部件企业积极引入SiC,市场前景十分明确。整车龙头企业已经引入SiC,更多企业列入未来规划。国内新能源汽车企业首先在OBC和DC-DC中应用SiC器件,然后逐步渗透到可靠性要求更高的电机控制器。与此同时,多家零部件供应商发布了开发、量产SiC电驱动系统的计划。

朱航欧预计,国内新能源汽车SiC市场将引领全球SiC市场发展。从Yole 2020年发布的数据来看,Yole 在2020年对新能源汽车SiC功率半导体的市场预期偏低,对我国市场的发展预估不足。

GaN产业链及市场发展情况

GaN产业链的环节与SiC大致相同,GaN目前主要涉及电力电子、射频和光电子三大领域。GaN功率器件市场发展迅猛,未来市场空间巨大。2020年,GaN电力电子市场规模约为1.51亿美元。Yole预计,到2025年GaN电力电子器件市场预计将超过15亿美元。其中在电源设备方面的市场应用占到了GaN电力电子器件市场规模的一半以上。

朱航欧指出,GaN电力电子器件在消费电子PD快充市场爆发。据CASA Research数据,2020年国内PD快充GaN电力电子器件市场规模约1.5亿元,全球PD快充GaN电力电子器件市场规模超过3亿元;预计到2025年市场规模将超过40亿元,年均复合增长率97%,全球预计到2025年市场规模达到80多亿元,年均复合增长率90%。从当前的情况来看,GaN电力电子器件在PD快充领域的实际渗透速度远远高于预期。

除了消费电子外,新能源汽车无疑是第三代半导体电力电子器件市场的主要驱动力,也是不同技术路线(Si、SiC和GaN)的主要争夺市场。从技术上而言,GaN电力电子器件在48V的混合动力汽车领域将拥有较强的竞争力,但目前发展并不迅速;但基于其成本优势,未来市场前景被业内人士看好。GaN目前主要应用在OBC(车载充电器)和DCDC(逆变器)方面。

同时,GaN微波射频器件市场规模超过8亿美元。Yole 2020年数据显示,2020-2025年全球GaN射频器件的总体市场将以12%的年均复合增长率从8.3亿美元增长至超过20亿美元。国防应用是GaN射频器件市场的最重要驱动力量,2020-2025年将以22%的年均复合增长率从3.4亿美元增长至超过11.1亿美元;5G基站建设是GaN射频器件市场的另一关键驱动力量,2020-2025年将以15%的年均复合增长率从3.7亿美元增长至超过7.3亿美元。

此外,在Micro-LED领域,GaN未来可期。Micro LED适用于极小间距、高对比度和高刷新率的场景,例如智能手表、AR、VR等智能穿戴领域。 Micro LED市场规模将不断扩大,全球市场收入快速增长。据Statista预测,2026年全球MicroLED出货量将达到0.15亿片,2027年全球MicroLED市场收入将达到718亿美元。Mini/Micro LED将成为LED未来的収展斱向。

整体来看,第三代半导体工业化技术逐步稳定,产品商业化持续推进。全球第三代半导体产业仍然由美日欧龙头企业主导,国际龙头企业大力完善产业布局,加强上下游深化战略合作,锁定货源抢占市场份额,强化竞争优势。国内主流企业积极扩产布局,产业进入扩张期。龙头企业紧抓国产替代机遇,产业链合作水平不断提升。而传统半导体企业依托资金、技术、渠道以及商业模式的优势,积极布局第三代半导体。(校对/Arden)

责编: wenbiao

James

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