《SiC功率半导体:材料、器件、模组及应用-2016版》
2016-06-20 22:07:28   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

当首款碳化硅(SiC)二极管于2001年推出时,整个产业都对SiC功率半导体的未来发展存在疑虑,它会有市场吗?它能够真正实现商业化吗?然而15年之后的今天,人们不再会有这样的疑虑。

POWER SiC 2016 - MATERIALS, DEVICES, MODULES, AND APPLICATIONS

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2015~2021年,SiC功率半导体市场预计将以19%的复合年均增长率高速发展!

SiC功率半导体正进入多个应用领域

当首款碳化硅(SiC)二极管于2001年推出时,整个产业都对SiC功率半导体的未来发展存在疑虑,它会有市场吗?它能够真正实现商业化吗?然而15年之后的今天,人们不再会有这样的疑虑。SiC功率半导体市场是真实存在的,而且具有广阔的发展前景。2015年,SiC功率半导体市场(包括二极管和晶体管)规模约为2亿美元,到2021年,其市场规模预计将超过5.5亿美元,这期间的复合年均增长率预计将达19%。毫无悬念,消耗大量二极管的功率因素校正(power factor correction, PFC)电源市场,仍将是SiC功率半导体最主要的应用。

紧随PFC电源市场之后的应用领域是光伏逆变器。目前,许多光伏逆变器制造商将SiC二极管和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)应用于他们的产品之中。SiC二极管的应用能够为光伏逆变器提供诸多性能优势,包括提高效率、降低尺寸和重量等。此外,SiC二极管能在一定功率范围内降低系统成本。Yole Développement收到越来越多的来自市场的正面反馈,我们期待着其它光伏逆变器制造商也逐渐开始应用SiC二极管,在未来几年,使SiC二极管在光伏领域获得快速发展。

SiC功率器件带来的性能提升和成本降低等优势,将推动SiC在不同应用领域的应用。本报告阐述了SiC在不同应用领域的应用情况,并提供关于SiC功率器件市场数据(按应用领域划分)的全面总结,这些应用领域包括:PFC电源、光伏、纯电动及混合动力汽车、不间断电源(UPS)、电机驱动器、风能发电以及铁路运输等领域。

市售SiC二极管

市售SiC二极管

SiC器件制造商须为系统制造商提供支持,以促进SiC器件的应用

设计师们非常清楚SiC的优势,但是他们也知道他们需要面对的挑战:应用SiC器件的新产品意味着研发投入、更高的器件成本、与他们熟悉的硅器件的差异以及相关数据的缺失。所有的这些因素都是SiC应用所面临的障碍。

为加速SiC的应用,需要持续的向终端用户灌输应用SiC的系统级优势;更重要的是,在他们的应用过程中,要为他们提供多方面的支持。Yole Développement很高兴的看到,SiC器件制造商们已经逐渐从他们的经验中吸取了教训,开始向正确的方向积极采取行动。例如,面对关于SiC器件可靠性的疑虑,SiC器件供应商们提供了来自其内部或第三方的越来越详细的可靠性数据。并且,许多不同的SiC功率器件制造商就可靠性问题,还成立了联盟来建立新的产品标准。

同样,一款新模组的发布通常也伴随着一款新的驱动解决方案,以帮助设计师们克服与驱动有关的困难。例如,Wolfspeed推出了一款专为SiC开发的在线设计模拟工具,以简化设计师的工作。不仅如此,额外的集成解决方案如功率堆栈(power stack)(或称动力总成“power assembly”、功率模块“power block”)等已经在市场上出现。例如,GE推出了一款“即插即用”型功率模块解决方案,以避免设计师可能遇到的集成困难。

本报告包含SiC二极管、晶体管及其模组产品的详细介绍。

即将问世的SiC产品

即将问世的SiC产品

SiC功率半导体为许多不同类型的供应商创造了市场机遇

受SiC市场发展潜力吸引,越来越多的厂商开始进入这一领域,并在该领域价值链上寻找自己的位置:

- 模组封装层面,Starpower刚刚在2016年5月展示了其SiC模组;

- 器件层面,Littlefuse自2015年投资Monolith Semiconductors之后,在今年五月,发布了其SiC二极管产品,并将继续开发一整套产品系列。器件层面的新进厂商还包括:Brückewell、YangJie Technology(扬州扬杰科技)、Gengol,他们都具有不同的背景和商业模式;

- 材料方面,SiC生长炉供应商Aymont开始供应SiC晶圆。

SiC器件市场发展趋势

SiC器件市场发展趋势

同时,现有SiC厂商将会扩展其产品系列。例如,英飞凌刚刚发布了1200V SiC MOSFET,并计划于2017年实现大规模生产。另外,Fuji(富士电机)的全SiC模组即将上市。随着越来越多的功率SiC产品上市,Yole Développement预计功率SiC市场将会加速发展。功率SiC市场的增长将为许多不同类型的供应商带来市场机遇,这些供应商包括:无源元件供应商、材料供应商、测试设备供应商等。

本报告提供覆盖从材料到外延产品,再到模组的SiC功率半导体产业环境介绍,并阐述了Yole Développement对市场动态和未来发展的见解。

报告目录:

Executive summary

Why using SiC for power electronic applications?

PFC/Power supply market
> PFC/power supply market segmentation
> Power supply market (Munits)
> PFC applications, mode of operation
> SiC penetration in PFC
> SiC device market for PFC (in M$)

PV inverters
> SiC positioning
> Commercial PV string inverter weight vs output power
> SiC presence in PV string inverter, in central PV inverter (R&D), in micro-inverter
> SiC implementation as function of PV classification (As of 2016)
> SiC device markets in PV

EV/HEV market
> Power electronics and automotive application
> Different types of electrified vehicles
> Converters & inverters in EV/HEV
> Known SiC activities in EV/HEV
> SiC penetration in EV/HEV before 2021
> SiC component evaluation by Toyota and Ford
> SiC devices’ add value in EV/HEV applications
> SiC device markets in EV/HEV to 2021 (M$)

Uninterruptible Power Supplies (UPS)
> SiC penetration in UPS sector
> Can SiC help to save money for UPS applications?
> WBG penetration in UPS sector
> SiC device market for UPS inverter to 2021 (in M$)

Industrial motor drive market
> Motor drive applications
> SiC’s opportunity in motor drives
> Challenge for SiC integration in motor drives
> SiC implementation in motor drives
> SiC device market for motor drives to 2021 (in M$)

Power converters for wind turbines
> Architecture
> DFIG vs Full-Converter
> Power devices used in wind application and SiC target
> Si power devices currently used in wind applications
> Is SiC devices ready for wind power?
> SiC device market for wind turbines to 2021 (in M$)

Rail traction market
> Power devices in different types of trains
> SiC implementation in rail traction
> Full SiC inverter for rail traction
> Hybrid SiC inverter for rail traction
> Hybrid Vs full SiC solution in traction
> SiC device market in trains to 2021 (in M$)

Other applications for SiC
> Battery charger
> SiC for induction heating generators
> Possible applications of SiC in aeronautics
> SiC for military applications

Beyond power conversion: SiC JFET for protection applications
> Possible ways of using SiC transistors for protection
> Identified projects
> SiC JFETs for protection applications SiC devices, module and stack
> SiC power devices
> SiC MOSFET
> SiC module products
> Full SiC module packaging design
> Adopt Si module design for SiC
> Full SIC module design
> Evolution of junction temperature inside power modules
> Innovative packaging for SiC in R&D
> SiC power stack SiC substrate and epi market
> SiC wafer supplier status
> Mapping of SiC players
> Surge of China in SiC wafer production capacity
> SiC epi-house and epi-service offers
> SiC substrate/epi quality & its impact
> State-of-the-art of defects in SiC substrates and epiwafers
> SiC wafer market volume vs production capacity
> SiC n-type substrate
> SiC epi market size (M$) projection up to 2021
> SiC epiwafer open market size estimation up to 2021

SiC power industry landscape
> SiC power device timeline
> Estimate of market share of SiC device makers in 2014 and 2015
> Special focus on China

Discussion and perspectives
> Challenges in SiC power manufacturing and industry
> Power device price: Si vs SiC
> Business models in SiC power industry
> SiC in the hype cycle
> Roadmap of drivers for SiC power industry

Conclusions

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