《功率SiC(碳化硅)材料、器件、模组及应用-2017版》
2017-08-05 09:22:19   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

2016年,Yole曾称“SiC功率半导体市场是确定且真实的,前景看好”。这一趋势在2017年看来,并未改变。在和产业界相关厂商的交流中,我们了解到了许多正面信息,这些厂商对SiC功率器件市场越来越有信心。那些曾经只是对SiC产生好奇的终端应用客户,现在已经开始尝试SiC。

POWER SiC 2017 MATERIALS, DEVICES, MODULES, AND APPLICATIONS

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碳化硅(SiC)应用将在2019年迎来爆发!

许多市场正面信号显示,SiC功率器件的市场应用正在加速

2016年,Yole曾称“SiC功率半导体市场是确定且真实的,前景看好”。这一趋势在2017年看来,并未改变。在和产业界相关厂商的交流中,我们了解到了许多正面信息,这些厂商对SiC功率器件市场越来越有信心。那些曾经只是对SiC产生好奇的终端应用客户,现在已经开始尝试SiC,并为确定的项目开发了样品,这将在未来几年驱动SiC应用规模的增长。SiC所带来的附加值已经获得了广泛的认同和肯定。市场已经从客户认识和培育阶段,走向了尝试和应用阶段,对于SiC晶体管来说尤为如此。

SiC功率半导体市场驱动力发展路线图

SiC功率半导体市场驱动力发展路线图

除了广泛的正面反馈,许多其它信号也显示市场对SiC功率器件的应用正在加速。在电动汽车领域(xEV),领先的中国xEV制造商BYD(比亚迪)已经确认了在其车载充电器上应用了SiC。SiC现在已经获得了实际的应用,而不再仅仅停留在试验阶段。和xEV市场一样,xEV充电基础设施市场也在快速增长,必将助推SiC功率器件的市场增长。越来越多不同的厂商已经确认,在其xEV充电设施的设备中采用SiC功率器件。

自2014年以来,Yole已经是第三次调高对SiC功率半导体市场的预期,尤其是针对2020年以后的阶段。Yole预计到2022年,SiC器件整体市场规模将增长至10亿美元以上。2022年以后市场增长速度将进一步加快,2020~2022年期间的复合年增长率(CAGR)可达40%。功率因素校正(PFC)/电源和光伏(PV)逆变器等应用将推动近阶段的市场增长。未来,xEV相关应用、轨道交通及其它应用,预计也将助推SiC功率器件市场的增长。

本报告阐述了Yole对SiC功率器件在不同细分领域应用的理解和认识,详细介绍了SiC功率器件的市场数据,并按应用进行了分解,包括PFC/电源、PV、xEV及其充电设施、UPS、马达驱动、风电、轨道交通以及其它应用。

2016~2022年按应用细分的SiC功率器件市场预测

2016~2022年按应用细分的SiC功率器件市场预测

已经形成但仍在发展的SiC功率器件供应链

回首16年以前,首款SiC功率器件商业化的初期,市场上只有两家供应商:Infineon(英飞凌)和Cree(科锐),Cree的功率和RF(射频)器件业务此后分拆出了Wolfspeed。此后的十年间,SiC功率器件市场并没有实质性的变化,因为SiC功率器件在此阶段一直在向产业证明自己的价值。

SiC二极管产业链图

SiC二极管产业链图(部分)

2009~2010年期间市场好像突然出现了转机,越来越多的器件厂商开始供应SiC二极管。到了2017年7月,全球SiC二极管供应商总数量已经达到了23家。SiC晶体管供应商总数也在不断攀升。尤其值得关注的是,2016~2017年,SiC MOSFET供应商数量翻了一番,并且,这一数字预计接下来还将进一步增长。

随着SiC器件市场的发展,产业供应链逐步形成,从晶圆到外延(EPI)、芯片制造、模组封装,再到最后的系统级终端用户,具有多种不同的商业模式,例如:

- Wolfspeed和Rohm(罗姆)垂直整合了从衬底到模组;

- Mitsubishi Electric(三菱)和Fuji Electric(富士)垂直整合了从芯片到终端系统;

- 许多其它厂商则分饰了供应链中的不同角色。

SiC功率器件产业供应链一直在演变,不断有新的厂商进入,以及原有厂商的离开。2016~2017年期间尤甚,Yole特别列出了以下值得关注的市场变化:

- 在晶圆级,Dow Corning(道康宁)在被Dow(陶氏化学)并购后进行了重组。随着Dow和Dupont(杜邦)的合并,将对道康宁未来的SiC晶圆业务打上一个问号,道康宁可是全球主要的SiC晶圆供应商之一。还需要特别关注的并购是中国财团对Norstel的收购。并购完成后,Norstel在中国福建开建了一家全新的工厂,以扩大产能。

- 尽管Raytheon(雷神)在2017年终止了其SiC代工业务,但是代工业务模式还在。这帮助了那些无晶圆或轻晶圆(fabless/fab-lite)SiC厂商的产品推出,并使产业更容易获得并应用SiC技术。现在,这一代工模式正由X-Fab在Power America的支持下推动。Yole预计其它代工厂也将逐步进入该市场。

本报告了提供了SiC功率半导体产业总览,覆盖了从材料到外延到模组的完整价值链。本报告还阐述了Yole对当前市场动态和未来发展趋势的理解和认识。

SiC模组已然到来

全面的SiC模组样例

全面的SiC模组样例

2017年,SiC功率半导体市场仍由分立器件主导,包括分立二极管和晶体管。但是,市场即将发生改变。混合模组已经在一些应用中渗透,例如PV应用,全SiC模组已然到来。

SiC晶体管对于高压、高功率应用的优势尤其明显。目前正在驱动SiC功率器件增长的市场包括轨道交通、马达驱动、xEV以及逆变器等,这些市场都倾向于应用SiC模组。事实上,SiC功率半导体供应商们都在行动。让我们看一下2016~2017年期间的重大事件:

- 功率半导体第一大制造商Infineon开始规模量产全SiC模组;

- GE(通用电器)就SiC模组的生产与Danfoss(丹佛斯)建立合作。

SiC模组厂商现在已经不仅限于推出产品,它们还在竭力促进市场应用。例如,新款模组的发布,大多伴随着驱动电路解决方案的推出,以帮助设计人员克服与驱动相关的难题。其它包括功率堆栈、功率总成或功率模块等“即插即用”型集成解决方案,也开始在市场上出现。它们能够帮助那些想要在产品中应用SiC模组,但是自身又不具有设计能力的终端用户。

本报告详细介绍了SiC二极管、晶体管和模组产品的市场状况。覆盖了按二极管和晶体管细分的芯片市场;按分立二极管、分立晶体管、混合模组和全SiC模组细分的器件市场。本报告还提供了对电压功能器件市场的详细分析。

报告中涉及的部分公司:ABB, Alstom, Ascatron, Aymont, Bombardier, Basic Semiconductor, Brückwell technology, Caly Technology, Cree, CRRC, Danfoss, Delphi, DENSO, Dow Corning, Epiworld, Fraunhofer IISB, Fuji Electric, GE, GeneSiC, Global Power Device, Global Power Technology, Hestia Power, Hitachi, IBS, II-VI, Infineon, MicroSemi, Mitsubishi Electrics, Norstel, Northrop Grumman, NXP, On Semiconductors, Panasonic, Philips, Powerex, Raytheon, RENESAS, ROHM, Sanrex, Schneider Electric, Semikron, Shindengen, SICC, Siemens, SMA, STMicroelectronics, Toshiba, Toyota, United Silicon Carbide, WeEn, Xfab, Yaskawa...

报告目录:

Executive summary

Report comparison

Why use SiC for power electronics applications?

SiC device market
> SiC power device target applications overview
> SiC power device market
> Market estimated in this report
> SiC power device market – projection up to 2022
> PFC/power supply
> PV inverters
> xEV market
> xEV charging infrastructure
> Uninterruptible Power Supplies (UPS)
> Motor drive market
> Power converters for wind turbines
> Rail traction market
> Other SiC applications
> SiC Device Market: voltage analysis

SiC devices, modules, and stacks
> Challenges in SIC power manufacturing
> Main processing differences between silicon and SiC
> SiC power devices
> SiC MOSFETs’ main challenges
> SiC MOSFET discrete package
> SiC discrete package
> Hybrid and full SiC module
> Full SiC module packaging design - some examples
> Commercially-available IPM examples
> Full SiC module packaging
> Evolution of junction temperature inside SiC power modules
> Full SiC module
> Innovative packaging for SiC in R&D
> SiC power stack

SiC device commercial status
> SiC power device timeline
> SiC power devices
> SiC MOSFET technology evolution
> Commercially-available SiC diodes
> Known SiC MOSFET discretes
> Commercially-available SiC MOSFET discretes
> Known SiC-based modules
> Known MOSFET-based full SiC modules
> High-voltage SiC Devices
> SiC device roadmap

SiC power device industry landscape
> Involvement origins of SiC power device manufacturers (2017)
> Evolution of pure SiC power device manufacturers
> SiC power industry business models (as of 2017)
> From prototype to mass production
> 2016 market share estimate for power device makers
> Special focus on China

SiC wafer market
> SiC wafer supplier status
> Mapping of SiC players
> China’s surge in SiC wafer production capacity
> SiC substrates size evolution
> SiC-based MOSFET wafer cost structure
> SiC n-type substrate - average price estimation
> SiC n-type substrate market - volume projection
> SiC n-type substrate - market size ($M) projection
> Market share estimate for n-type SiC substrate players

Discussion and perspectives
> Is the ecosystem ready for SiC power?
> Primary drivers for using SiC in different applications
> SiC power industry - main challenges
> How are challenges being addressed?
> SiC industry - geographic analysis (as of July 2017)
> Lifecycle of SiC transistor and sic diode
> Outlook to 2022
> About the Infineon–Wolfspeed acquisition
> Roadmap of SiC power industry drivers
> SiC vs. Si power semiconductor market (in $)
> SiC transistor vs IGBT market (in $)

General conclusions

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