功率器件市场主要的三种材料硅、SiC 和 GaN需求分析

由于政府法规、对可再生能源的需求以及提高效率的需要，电力电子市场持续增长。2022 年，电力电子市场总额为209亿美元，包括分立器件和模块，预计在202222-2028年间，将以 8.1%的GAGR增长，那就意味着到 2028 年总规模将达到333亿美元。

报告进一步指出，到2022 年，分立器件市场价值将达到 143 亿美元，到 2028 年预计将达到 185 亿美元。推动这一增长的主要应用是 xEV、直流充电基础设施和汽车。尽管消费市场正在下降，但它仍然是分立器件的最大市场。

与此同时，xEV 和可再生能源应用（包括风能和光伏）推动了模块市场的发展，据 Yole Intelligence 预测，到 2028 年，该市场规模将达到 148 亿美元。

功率器件市场主要分为三种材料：硅、SiC 和 GaN。硅将继续占据该市场的主要部分，但随着 xEV 模块的需求，SiC 的势头正在增强。GaN 的主要应用仍将是消费者的电源。

从长远来看，随着可再生能源、汽车和工业应用对电力电子器件的需求不断增长，晶圆总产量也在不断增加。为了满足需求，用于电力应用的硅晶圆将增长至约4700万片8英寸等效晶圆/年。与此同时，晶圆厂商正在关注12英寸。SiC正在向8英寸过渡，在未来几年，我们将看到它占据更大的市场份额。

如今，中国是电力元件的主要买家，其次是亚太地区和欧洲。以前在半导体制造领域不太活跃的新增长领域出现了，主要公司正在投资向除中国以外的亚洲供应，例如马来西亚、越南和新加坡。

硅晶圆市场由五家顶级厂商主导，占据 88% 的市场份额，其中以 Sumco、Siltronic 和 Global Wafers 为首。大多数制造商位于亚洲/欧洲。

顶级器件制造商正在推动不同的器件技术：Si、GaN 和 SiC。我们注意到，一些推动 GaN 的厂商已经退出研发，等待市场增长，然后再进一步投资（例如 Onsemi、Alpha 和 Omega）。

从制造角度看，中国仍然是 300 毫米、200 和 150 毫米制造扩张投资的领先者。主要功率 IDM 和代工厂正在建设/扩建 300mm 生产线（英飞凌、博世、东芝、Nexperia 等）。全球范围内正在建设一些 200mm 生产线，并且正在将 150mm 生产线翻新至 200mm（比亚迪、英飞凌、CRCC、Wolfspeed 等）。

设计电源转换器时，关键考虑因素是平衡性能和成本。为了达到预期的结果，必须考虑多种因素，例如系统设计、无源选择、半导体材料和集成。在转换器层面，混合化、模块化、更高效率和更高功率水平等趋势影响组件决策。设备级开发的重点是提高整体性能和效率，通过集成和封装的进步提高热性能和可靠性。

总体看来，硅仍然是晶圆级电力电子的主要材料，研究中心也在探索块状 GaN、Ga2O3 和金刚石等材料，但大规模实施仍在进行中。

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