功率器件性能的改变不仅表现在能量变换效率的提升，而且表现在系统装置能量处理能力上———功率密度的提升，此指标平均每 4 年就提升 1 倍，被业界称为“功率电子领域的摩尔定律”。

　　目前市场主流的功率半导体器件是 Si 基器件，包括部分 SOI（Silicon onInsulator）基高压集成电路。但随着半导体工艺技术不断改进， Si 基 器件性能已经趋向其材料本身的理论极限，使得功率密度的增长出现了饱和趋势，其发展速度已无法满足市场的高性能要求。随着以 SiC（碳化硅）和 GaN（氮化镓）为代表的宽禁带半导体材料制备、制造工艺与器件物理的迅速发展， SiC 和硅基 GaN 电力电子器件逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域。

功率器件半导体材料的物性参数对比

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　　考虑到混合动力车、电动车、 电源供应装置与太阳能电力转换器等市场需求不断上扬， Yole 预估全球 SiC 与 GaN 功率半导体市场将由 2015 年的 2.1亿美元，先上扬为 2020 年的 10 亿美元以上，然后于 2025 年飙升至 37 亿美元。

SiC/GaN 比 Si 基器件更适合高功率、高频率领域，逐步侵蚀 IGBT、 MOSFET 市场份额

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　　SiC 功率器件高耐压低损耗，可实现高效率、小型化和轻量化

　　SiC 功率器件比 Si 器件具有更低导通电阻及更高切换速度，具有高耐压、低损耗、高导热率等优异性能，有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。SiC 功率器件的能量损耗只有 Si 器件的功率 50%，发热量也只有 Si 器件的 50%；且有更高的电流密度。在相同功率等级下， SiC 功率模块的体积显著小于 Si 功率模块,以智能功率模块 IPM 为例，利用 SiC 功率器件，其模块体积可缩小至 Si 功率模块的 1/3～2/3。

SiC JFET 与 SiC MOSFET

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　　打破原有产业链， SiC 器件为不同类型供应商创造新机遇

　　预计，功率 SiC 市场将会加速发展。功率 SiC市场的增长将为无源元件供应商、材料供应商、测试设备供应商等多种不同类型厂商提供市场机会，并在该领域价值链上寻找自己的位置：模组封装层面， Starpower 在 2016 年 5 月展示了其 SiC 模组；器件层面， Littlefuse 在 2015 年投资 Monolith Semiconductors，2016 年 5 月发布了 SiC 二极管产品，并将继续开发一系列 SiC 产品。器件层面的新进厂商还包括 Brückewell、扬州扬杰科技、Gengol 等，他们都具有不同的背景和商业模式；材料方面， SiC 晶体生长炉供应商 Aymont 开始供应 SiC 晶圆；同时现有 SiC 厂商将会扩展其产品系列，例如:英飞凌 2012 年推出SiC JFET 系列器件，并于近期发布了 1200V SiC MOSFET，并计划于 2017 年实现大规模生产； Fuji(富士电机)的全 SiC 模组即将上市。

SiC 与 GaN 器件各自向不同应用领域拓展

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　　不同 SiC 器件发展各异，国内外产业规模差距大

　　国际上，美国科锐（Cree）公司 2003 年率先推出 SiC 产品，但并没有引起市场注意，直到 2010 年以后，业界才真正开始关注 SiC功率器件，一些厂家如 Cree、 Rohm、 Infineon、 ST、 Microsemi陆续推出相关产品。

　　在国内， SiC 功率器件的研究始于 20 世纪末， 直到 2014 年，国内 SiC 二极管实现了量产化，但并没有形成完整产业链，与国外的产业规模相比有很大差距。目前，国内实现碳化硅（SiC）功率器件量产的公司只有泰科天润半导体等几家，其量产的肖特基二极管 600～1700V 系列各项指标均已达到国际先进水平。

SiC/GaN 功率器件商业化应用时间

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　　市场接受度加速提升，未来保持高增长

　　2014 年全球 Si 功率器件市场规模约 150 亿美元， 其中 SiC 功率器件为 1.2 亿美元，不到 Si 功率器件的 1%。 SiC 器件 2014 年总市场规模约为 1.33 亿美元，至 2020 年市场规模可达 4.36 亿美元，年复合增长率为 22%。

　　预测，至 2025 年：碳化硅 MOSFET 市场规模将会超越 3 亿美元，成为仅次于碳化硅肖特基二极体的第二大碳化硅离散功率元件；SiC FETs 与 BJTs 产品获得市场信赖，但多应用于专业或小众产品，规模远低于 SiC MOSFET 市场；结合 SiC 二极管与 Si IGBT 所形成的混合式 SiC 功率模组， 2015年该产品市场销售额约为 3,800 万美元，预计 2025 年销售额将会突破 10 亿美元。

SiC 功率器件市场前景预测

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