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業為主導的業務迅速發展為以大型功率半導體制造商為主導的業務。

根據Omdia的SiC＆GaN Power的數據，隨著市場規模達到臨界規模，這一轉變即將到來。到2024年，收入預計將超過20億美元，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功率半導體行業的起源都是熱心的小型初創公司，其中許多現已經被大型、成熟的硅功率半導體制造商吞并，”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功率半導體市場發展趨勢

過去幾年間，知名企業Littelfuse收購了SiC初創企業Monolith Semiconductor，后又收購了知名企業IXYS Semiconductor。安森美半導體與先前收購瑞典初創公司TranSiC的Fairchild合并，進入SiC市場。隨后，Microchip Corporation收購了Microsemi，為其提供了一系列SiC產品。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、泰科天潤、華潤微、比亞迪、PanJit International、東芝和WeEn半導體。

諸如EPC、GaN系統、Transphorm和VisIC這些GaN市場初創企業的早期參與者仍在發展中，并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之間的聯系。硅功率半導體制造商很少收購原始創業公司的原因之一可能是代工服務提供商的出現，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

第三代半導體行業出現了多項并購交易，涉及SiC晶圓供應商：意法半導體（STMicroelectronics）收購瑞典Norstel，SK Siltron收購杜邦（DuPont）的SiC晶圓業務，其前身為陶氏化學（Dow Chemicals）。值得一提的是，Global Power Technologies Group在2019年末更名為SemiQ。意法半導體（STMicroelectronics）收購了Exagan的多數股權，目的是在將來的某個時候完成全面收購。GaN功率半導體行業的新進入者包括Power Integrations（在隱身模式下已經投入生產）、NexGen Power Systems、Odyssey Semiconductor和Tagore Technology。安森美半導體、瑞薩電子、羅姆半導體、意法半導體和東芝電子也均已加入這一獨家俱樂部。

圖3  GaN和SiC功率半導體市場發展趨勢

3. 襯底晶圓市場

SiC襯底晶圓供應市場正在緩慢增長，許多領先企業宣布了產能擴張計劃，但晶圓價格下降得不夠快，市場領導者沒有足夠的競爭。值得注意的是，Cree（Wolfspeed）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等汽車供應商達成多項長期供應協議。除了與Cree（Wolfspeed）的協議，意法半導體還透露了與ROHM Semiconductor旗下的SiCrystal的長期供應協議，并直接收購了晶片供應商Norstel Sweden。

在GaN襯底晶圓供應市場中，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IC。Power Integrations于2010年收購了Velox Semiconductor，利用其藍寶石上的GaN研究和專有技術創建了“PowiGaN”技術。該公司采取了與競爭對手不同的方法，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。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（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商已經出現，但設備需要很多年才能普及。

圖4  GaN無線功率放大器

4. 總結

綜上所述，可以看出GaN和SiC功率半導體市場發展趨勢是創業公司和公司合并浪潮并行，更多的投入將引領GaN和SiC功率半導體市場向著更加成熟的方向發展。