SiC 和 GaN 市場格局的演變

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隨著電源管理成為汽車電氣化和人工智能數(shù)據(jù)中心等新興電子應(yīng)用的基本方面，碳化硅和氮化鎵等寬禁帶化合物半導體成為行業(yè)動態(tài)強勁的研究對象。

本文將簡要概述近期影響SiC和GaN行業(yè)格局演變的一些事件和趨勢，重點關(guān)注集成器件制造商（IDM）、無晶圓廠廠商和代工廠。對于GaN，本文僅討論功率應(yīng)用，不包括射頻應(yīng)用。

碳化硅市場

據(jù) Yole Group 的分析師稱，功率 SiC 市場的增長主要由汽車應(yīng)用（圖 1）驅(qū)動，尤其是電池電動汽車 (BEV) 的逆變器。

推動碳化硅市場增長的近期趨勢之一是800V快速電動汽車充電技術(shù)的出現(xiàn)。盡管純電動汽車市場在2024-2025年增速放緩，但Yole預計未來五年內(nèi)，功率型碳化硅市場規(guī)模將達到100億美元。

與Yole的預測一致，行業(yè)新聞表明，電動汽車充電將繼續(xù)成為功率型碳化硅（SiC）市場的主要驅(qū)動力，快速充電速度將成為汽車制造商的一項根本性競爭優(yōu)勢。2025年3月，中國領(lǐng)先的電動汽車制造商比亞迪推出了其超級電能平臺，實現(xiàn)了1兆瓦的充電功率，峰值充電時間僅需5分鐘，即可提供400公里（250英里）的續(xù)航里程。比亞迪通過其半導體事業(yè)部自主研發(fā)和生產(chǎn)碳化硅器件。

盡管市場整體趨勢向好，但近期電動汽車市場放緩以及來自中國碳化硅器件制造商的競爭加劇，對 2025 年中期左右的市場格局產(chǎn)生了重大影響。

美國碳化硅晶圓生產(chǎn)商Wolfspeed于6月申請破產(chǎn)保護，導致其客戶瑞薩電子退出碳化硅市場。日本碳化硅廠商JS Foundry也于7月申請破產(chǎn)保護。截至2025年9月，Wolfspeed已完成破產(chǎn)重組，目前正在進行重組。

200毫米碳化硅

全球碳化硅產(chǎn)業(yè)目前正從 150 毫米（6 英寸）晶圓過渡到 200 毫米（8 英寸）晶圓。

例如，Wolfspeed 宣布將于 2025 年 9 月推出其200 毫米 SiC 晶圓。英飛凌科技已于 2025 年第一季度從其位于奧地利菲拉赫的工廠向客戶發(fā)布了首批基于其 200 毫米 SiC 技術(shù)的產(chǎn)品，該公司位于馬來西亞居林的制造基地的轉(zhuǎn)型工作也正在按計劃進行。

2025 年 10 月，三菱電機宣布其位于日本熊本縣菊池市的 8 英寸 SiC 工廠竣工。

其他正在應(yīng)對向 200 毫米過渡的公司包括博世，該公司將在加利福尼亞州羅斯維爾市（博世于 2023 年收購的一家前 TSI 半導體工廠）進行 200 毫米 SiC 生產(chǎn)。

SiC 新入局者

碳化硅對于新興應(yīng)用具有戰(zhàn)略重要性，并且人們普遍擔憂地緣政治相關(guān)的供應(yīng)鏈中斷，這促使世界各國紛紛進入碳化硅市場，有的國家通過私人創(chuàng)業(yè)活動進入，有的國家則通過公共補貼支持的研發(fā)計劃進入。

在此背景下，印度是最活躍的國家之一。2025年10月，總部位于印度的無晶圓半導體供應(yīng)商LTSCT與鴻永半導體（HYS）宣布建立長期合作伙伴關(guān)系，共同在HYS位于臺灣的工廠開發(fā)和供應(yīng)高壓SiC晶圓。

另一家印度企業(yè) SiCSem 于 2025 年 11 月在印度奧里薩邦破土動工，建設(shè)該國首個端到端 SiC 制造工廠。

新加坡也取得了新的進展，該國的科技研究局 (A*STAR) 于 2025 年 5 月推出了一條工業(yè)級的 200 毫米 SiC 開放式研發(fā)生產(chǎn)線。

2025 年 9 月，EYEQ Lab 在韓國建成了該國首個 8 英寸 SiC 功率半導體生產(chǎn)設(shè)施，該設(shè)施由公共資金支持建設(shè)。

至于歐洲，新晉玩家包括總部位于蘇格蘭的晶圓代工廠 Clas-SiC，該公司成立于 2017 年。

SiC器件架構(gòu)

值得注意的是，碳化硅（SiC）技術(shù)仍在諸多方面不斷發(fā)展，包括器件架構(gòu)（圖 2）。例如，博世的器件采用了該公司專為汽車應(yīng)用開發(fā)的“雙通道溝槽柵技術(shù)”。而納維塔斯半導體公司則開發(fā)了其GeneSiC“溝槽輔助”平面SiC MOSFET技術(shù)。

氮化鎵市場

轉(zhuǎn)向 GaN 功率應(yīng)用領(lǐng)域，分析公司 Yole Group 認為，市場增長主要由移動充電器等消費應(yīng)用驅(qū)動（圖 3）。

近期消費趨勢包括充電器功率提升至300瓦，以及家用電器電源和電機驅(qū)動器對更高效率和更小體積的追求。除了消費領(lǐng)域，氮化鎵（GaN）技術(shù)預計也將在汽車和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，到2030年，該器件市場規(guī)模預計將超過25億美元。

據(jù)市場分析公司 TrendForce 稱，總部位于中國的 Innoscience 將在 2024 年以 29.9% 的市場份額引領(lǐng)全球 GaN 功率器件市場，領(lǐng)先于 Navitas（16.5%）、EPC（12.4%）、Infineon（10.3%）和 Power Integrations（9.8%）。

正如Yole的分析師所觀察到的，功率GaN行業(yè)目前更傾向于IDM（集成器件制造商）商業(yè)模式，即垂直整合的芯片制造商，涵蓋從設(shè)計到制造和銷售的整個流程。這與過去占據(jù)主導地位的無晶圓廠半導體公司以及純晶圓代工模式截然不同。

然而，代工模式仍將保持其重要性。事實上，臺積電近期退出氮化鎵（GaN）市場——部分原因可能是來自中國廠商的競爭——反而促使其他代工廠加大氮化鎵業(yè)務(wù)投入，以期搶占更大的市場份額。

最顯著的例子是格羅方德（GlobalFoundries，簡稱GF），該公司于2025年11月宣布與臺積電（TSMC）達成一項650V和800V氮化鎵（GaN）技術(shù)的授權(quán)許可協(xié)議。GF將在其位于佛蒙特州伯靈頓的工廠對這項授權(quán)的氮化鎵技術(shù)進行認證。

至于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，人們對 GaN 市場增長的重大預期寄托于英偉達率先推出的 800V 直流配電架構(gòu)的過渡。

顯然，大多數(shù)主要的氮化鎵功率器件廠商都在為這一轉(zhuǎn)型做準備，并推出了更高電壓的器件。目前，英偉達已批準的氮化鎵供應(yīng)商包括英飛凌、Innoscience 和 Power Integrations。

300毫米氮化鎵

與碳化硅類似，功率型氮化鎵器件也在向更大尺寸的晶圓發(fā)展。然而，就氮化鎵而言，新型晶圓的直徑已達300毫米（12英寸）。

2025 年 7 月，英飛凌宣布其 300 毫米晶圓上的可擴展 GaN 制造工藝進展順利，首批樣品將于 2025 年第四季度提供給客戶。2025 年 10 月，總部位于比利時的研究中心 Imec 啟動了其 300 毫米 GaN 開放式創(chuàng)新計劃，合作伙伴包括 Aixtron、GF、KLA Corporation、Synopsys 和 Veeco。

在該計劃的早期成果中，Imec 在由美國 Qromis 公司開發(fā)的信越化學 300 毫米 QST 基板上實現(xiàn)了超過 650 V 的擊穿電壓。

近期氮化鎵交易

在過去的幾個月里，功率氮化鎵市場格局受到了IDM和代工廠之間多項交易的影響。

2025 年 3 月，意法半導體和 Innoscience 簽署了關(guān)于 GaN 技術(shù)開發(fā)和制造的協(xié)議，允許 Innoscience 利用意法半導體在中國境外的前端制造能力，而意法半導體則可以利用 Innoscience 在中國的前端制造能力。

2025年4月，美國晶圓代工廠Polar Semiconductor與瑞薩電子簽署戰(zhàn)略協(xié)議，獲得瑞薩電子的GaN-on-Si耗盡型（d-mode）技術(shù)授權(quán)。Polar將在其位于明尼蘇達州的200毫米工廠為瑞薩電子及其他客戶生產(chǎn)650V級GaN-on-Si器件。

2025年9月，比利時晶圓代工廠X-FAB宣布在其XG035技術(shù)平臺中新增GaN-on-Si晶圓代工服務(wù)，用于生產(chǎn)d模器件。該公司在德國德累斯頓的8英寸晶圓廠提供這項技術(shù)。

2025年10月和11月，無晶圓廠半導體廠商劍橋氮化鎵器件公司（CGD）和納維塔斯公司分別宣布與格芯（GF）展開合作。正如我們之前看到的，格芯已與臺積電（TSMC）簽署了氮化鎵技術(shù)許可協(xié)議。CGD和納維塔斯都曾是臺積電的客戶，直到這家臺灣晶圓代工廠宣布退出氮化鎵市場。

氮化鎵新入局者

與 SiC 類似，影響 GaN 功率格局的因素包括地緣政治緊張局勢和各國對半導體自給自足的追求。

所謂“芯片大戰(zhàn)”造成的供應(yīng)鏈中斷最嚴重的案例涉及荷蘭公司Nexperia，該公司是聞泰科技的子公司，而聞泰科技部分股權(quán)由中國政府持有。

作為多家汽車制造商的重要碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）器件供應(yīng)商，Nexperia在2025年10月成為新聞焦點，當時荷蘭政府以安全擔憂為由接管了該公司。隨后，中國政府禁止Nexperia出口在中國封裝的產(chǎn)品，導致多家歐盟汽車制造商面臨芯片短缺。2025年11月，荷蘭政府暫停了對Nexperia的控制。

至于新進入者和研發(fā)投資，例如印度的 Agnit Semiconductors，這是該國第一家致力于推進氮化鎵半導體技術(shù)的 IDM 初創(chuàng)公司；以及新加坡的氮化鎵國家半導體轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中心，該中心是與 A*STAR 合作成立的。

氮化鎵垂直架構(gòu)

功率氮化鎵器件的一個重要趨勢是垂直架構(gòu)的出現(xiàn)，與傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)相比具有諸多優(yōu)勢。參與這一轉(zhuǎn)變的公司包括安森美半導體，該公司于 2025 年 10 月推出了基于其氮化鎵上氮化鎵工藝的垂直氮化鎵 (vGaN) 高壓功率半導體（圖 4）。

據(jù)安森美半導體稱，目前市面上大多數(shù)商用 GaN 器件都是在非 GaN 襯底上制造的，主要是硅或藍寶石襯底。

相比之下，安森美半導體（Onsemi）位于紐約州錫拉丘茲的晶圓廠研發(fā)和生產(chǎn)的vGaN芯片，采用GaN-on-GaN技術(shù)，允許電流垂直流經(jīng)芯片內(nèi)部，而非流經(jīng)芯片表面。這種設(shè)計能夠提供更高的功率密度、更佳的熱穩(wěn)定性以及在極端條件下的穩(wěn)定性能。

2025 年 10 月，從麻省理工學院分拆出來的 Vertical Semiconductor 公司宣布獲得 1100 萬美元的種子資金，以幫助加速 vGaN 晶體管的開發(fā)。

碳化硅和氮化鎵處于多重動態(tài)的中心。它們位于綠色轉(zhuǎn)型、人工智能革命和地緣政治緊張局勢等重大全球趨勢和事件的交匯點，這些寬帶隙化合物半導體無疑將繼續(xù)在電力電子行業(yè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

https://www.powerelectronicsnews.com/the-evolving-landscape-of-sic-and-gan-markets/

（來源：編譯自powerelectronicsnews）

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