GaN和SiC功率半導(dǎo)體市場發(fā)展趨勢

1. 引言

碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體的新興市場正在從以創(chuàng)業(yè)為主導(dǎo)的業(yè)務(wù)迅速發(fā)展為以大型功率半導(dǎo)體制造商為主導(dǎo)的業(yè)務(wù)。

根據(jù)Omdia的SiC＆GaN Power的數(shù)據(jù)，隨著市場規(guī)模達(dá)到臨界規(guī)模，這一轉(zhuǎn)變即將到來，預(yù)計(jì)到2021年，收入將超過10億美元，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(dǎo)體行業(yè)的起源都是熱心的小型初創(chuàng)公司，其中許多現(xiàn)在已經(jīng)被大型，成熟的硅功率半導(dǎo)體制造商所吞并，”功率半導(dǎo)體高級首席分析師Richard Eden說。

圖1  GaN功率半導(dǎo)體芯片

2. GaN和SiC功率半導(dǎo)體市場發(fā)展趨勢

在2016年至2019年期間，知名企業(yè)Littelfuse收購了SiC初創(chuàng)企業(yè)Monolith Semiconductor，然后收購了知名企業(yè)IXYS Semiconductor。安森美半導(dǎo)體與先前收購瑞典初創(chuàng)公司TranSiC的Fairchild合并，進(jìn)入SiC市場。后來，Microchip Corporation收購了Microsemi，從而為其提供了一系列SiC產(chǎn)品。此外，在此期間，一些新的制造商進(jìn)入了SiC市場，例如ABB半導(dǎo)體，CRRC時(shí)代半導(dǎo)體，PanJit International，東芝和WeEn半導(dǎo)體。

諸如EPC，GaN系統(tǒng)，Transphorm和VisIC之類的GaN市場初創(chuàng)企業(yè)中的早期參與者仍在發(fā)展，并且與成熟的硅功率半導(dǎo)體制造商結(jié)成連盟，例如Transphorm與Fujitsu，GaN Systems和ROHM Semiconductor之間的聯(lián)系。硅功率半導(dǎo)體制造商很少收購原始創(chuàng)業(yè)公司的原因之一可能是鑄造服務(wù)提供商的出現(xiàn)，他們完善了GaN-on-Si外延片和器件的生產(chǎn)，建立了可行的無晶圓廠GaN制造商市場。

圖2  SiC半導(dǎo)體功率芯片

在過去的12個(gè)月中，并購（M＆A）有所減少。SiC功率半導(dǎo)體行業(yè)出現(xiàn)了兩項(xiàng)并購交易，涉及SiC晶圓供應(yīng)商：意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）收購瑞典Norstel，以及SK Siltron收購杜邦（DuPont）的SiC晶圓業(yè)務(wù)，前稱陶氏化學(xué)（Dow Chemicals）。值得一提的是，Global Power Technologies Group在2019年末更名為SemiQ。

在GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)中，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）今年初收購了Exagan的多數(shù)股權(quán)，目的是在將來的某個(gè)時(shí)候完成權(quán)面收購。進(jìn)入GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)的新進(jìn)入者包括Power Integrations（在隱身模式下已經(jīng)投入生產(chǎn)），NexGen Power Systems，Odyssey Semiconductor和Tagore Technology。

英飛凌科技已與Alpha＆Omega Semiconductor攜手加入，可提供量產(chǎn)的Si，SiC和GaN功率半導(dǎo)體。安森美半導(dǎo)體非常接近加入這個(gè)讀家俱樂部，因?yàn)槠涞壆a(chǎn)品開發(fā)即將完成。瑞薩電子，羅姆半導(dǎo)體，意法半導(dǎo)體和東芝電子都被認(rèn)為也將加入這一讀家俱樂部。

圖3  GaN和SiC功率半導(dǎo)體市場發(fā)展趨勢

3. 基板晶圓市場

SiC襯底晶圓供應(yīng)市場正在緩慢增長，許多嶺先企業(yè)宣布了產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃，但晶圓價(jià)格下降得不夠快，對市場嶺導(dǎo)者的競爭不足。值得注意的是，Cree（Wolfspeed）已宣布與Infineon Technologies，STMicroelectronics和ON Semiconductor等設(shè)備制造商以及與Delphi Technologies，Volkswagen Group和ZF Friedrichshafen AG等汽車供應(yīng)商的幾項(xiàng)長期供應(yīng)協(xié)議。除了與Cree（Wolfspeed）的協(xié)議，意法半導(dǎo)體還透露了與ROHM Semiconductor旗下的SiCrystal的長期供應(yīng)協(xié)議，并直接收購了晶片供應(yīng)商Norstel Sweden。

在GaN襯底晶圓供應(yīng)市場中，2019年蕞大的驚喜是Power Integrations在仍處于隱形模式的情況下在藍(lán)寶石襯底上生產(chǎn)GaN系統(tǒng)IC。Power Integrations于2010年收購了Velox Semiconductor，并利用其藍(lán)寶石上的GaN研究和專有技術(shù)來創(chuàng)建其“ PowiGaN”技術(shù)。該公司通過在其第三代集成式InnoSwitch器件中將GaN開關(guān)與硅驅(qū)動器和保護(hù)IC共同封裝，向競爭對手采取了不同的方法。塊狀GaN（或獨(dú)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(yīng)商的出現(xiàn)（包括ETA Research，Sino Nitride和Nanowin），價(jià)格正在下降。NexGen Power Systems和Odyssey Semiconductor等獨(dú)立式GaN晶圓上的溝槽器件的新開發(fā)商已經(jīng)出現(xiàn)。

圖4  GaN無線功率放大器

4. 總結(jié)

綜上所述，可以看出GaN和SiC功率半導(dǎo)體市場發(fā)展趨勢是創(chuàng)業(yè)公司和公司合并浪潮同行，更多的投入，將引嶺GaN和SiC功率半導(dǎo)體市場向著更加成熟的方向發(fā)展。而GaN和SiC功率半導(dǎo)體研發(fā)和制造過程往往會用到光刻機(jī)和晶圓鍵合機(jī)，這些設(shè)備的性能參數(shù)又是怎么樣的呢？請點(diǎn)擊查看晶圓鍵合機(jī)和光刻機(jī)。