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2021-12-12
颗粒在线讯：“碳中和”时代，宽禁带半导体成为科技产业角逐的对象。光伏/风能发电储能系统、电动汽车及充电桩、工业变频控制系统等电子电力系统中发挥功耗控制作用的，就是功率半导体器件。
由于宽禁带半导体材料的带隙基准、电子迁移率、击穿电场、饱和漂移速度等各项性能优异，其器件体积可缩小，亦能承受超高工作电压、超大切换频率、高温工况等工作环境，被认为是未来发展的重点。
在“第三届半导体用碳材料技术与市场研讨会”上，山东天岳先进科技股份有限公司营销总监李宛曈介绍了宽禁带半导体产业现状与未来。
据介绍，宽禁带半导体应用领域十分广泛，包括电网、风力、轨道交通、太阳能、新能源汽车、5G、家电、服务器、IT与消费市场等。尤其是在新基建中，碳化硅功率器件可作为特高压输电、轨道交通和新能源汽车的核心器件，氮化镓射频器件则可作为5G基站核心器件之一。
李宛曈分析了宽禁带半导体与硅基半导体市场容量与增长情况。相较于硅基半导体，宽禁带半导体市场目前份额仍然比较少，2020年4季度，碳化硅仅占3.9%，因此仍有巨大的成长空间。她表示，宽禁带半导体市场在份额逐年增长，Yole2021报告预测，到2026年，碳化硅市场份额可增长至16%，氮化镓可达到4.2%。
从宽禁带半导体的整体应用来看，分立器件和功率模块将占宽禁带半导体主要市场份额，而其中碳化硅分立器件和功率模块整体复合增长率超过40%，市场成长迅速。“IHS预测，到2025年，整体宽禁带半导体市场规模达到35亿美金，其中碳化硅功率市场约30亿美金。”
氮化镓则在射频器件方面大放异彩，Yole预测，2019年-2025年氮化镓射频器件的复合增长率超过12%，2025年将超过20亿美元。增长市场主要为通信基站、军工等领域。
她还介绍了碳化硅市场前景。Yole预测，功率碳化硅市场将在2025年达到25亿美金规模，相比于2019年5亿美金规模，复合增长率将达30%。其中增长驱动应用市场为新能源汽车、光伏和储能系统、充电桩、FPC、轨道交通、马达控制、UPS。
以电动汽车应用为例，她表示车载电子更看重性能、质量、供应稳定性和可靠性。她表示，碳化硅系统可减少每辆车300-600美元的电池成本，可减少每辆车500-1000美元的散热成本。
2018年-2020年间，特斯拉率先采用ST的碳化硅MOSFET应用在其新能源汽车上，这一阶段为萌芽期，而在2021-2025年，传统汽车厂商如大众、现代、宝马、奔驰、法拉利等也纷纷布局新能源汽车，预计2030年实现50%-100%新能源车制造与销售，总投资超过3300亿美金，“2025年全球新能源汽车保有量最高将达到800万辆2030年将超过2亿辆。碳化硅潜在应用市场体量庞大。”
她表示，宽禁带半导体产业也面临着不少挑战，首先是成本问题，与硅基芯片相比，宽禁带半导体成本仍然较高，如目前碳化硅MOSFET器件的每安培成本比硅基IGBT高出5倍以上。
其次在技术方面，由于宽禁带半导体是较为新兴的技术，无论是衬底、外延、芯片制造、还是封装等各个环节的技术仍有待提升。
在终端应用方面，下游应用国内目前大多处在研发阶段，还没有形成批量产业化，从整个国际市场来看，宽禁带半导体基本上处在爆发式增长的前期。
“另外，从产业生态来看，需要上下游协同配合，共同发展，同时需要有行业标准，行业政策制定与规划布局等顶层设计所营造的健康有序的产业生态。”
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