在不斷發展的電力半導體領域，過去十年間發生了顯著的變化，并有可靠的跡象表明未來將會有更多的變革。2022年，電力電子市場(包括分立器件和模塊)總價值達到了209億美元，預計到2028年將增長至333億美元。歷史上，硅一直是主導技術，并且隨著300毫米 Si MOSFET 和 IGBT 平臺的采用，硅的演變仍在繼續，確保其成本競爭力。然而，正是寬禁帶(WBG)技術(特別是碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN))的快速崛起，正在重新塑造這一行業。

碳化硅（SiC）正經歷大幅增長。預計到2029年，SiC電力電子市場將達到100億美元，占全球市場的28.6%。這一增長得益于200毫米平臺、更高的功率密度和優化的功率模塊封裝等技術趨勢，同時也得益于SiC生態系統向垂直整合的轉變。例如，意法半導體 STMicroelectronics、羅姆 ROHM、安森美 Onsemi和 Wolfspeed 等行業領導者正在增強其供應鏈，增加內部基板生產能力。同時，中國廠商如天科合達 Tankeblue、天岳先進 SICC、爍科晶體 SemiSiC 等也在大力擴展SiC晶圓的產能。

氮化鎵（GaN）技術也在多個應用領域表現出強勁增長，包括消費電子和汽車領域，尤其是在快速充電器和過壓保護等方面，以及家用電器和數據中心的電源應用中。創新還在推動探索下一代半導體，如塊狀氮化鎵GaN、氧化鎵Ga2O3和金剛石。

電動汽車的普及改變了功率模塊技術和市場趨勢

電動汽車（EV）已經獲得了相當大的市場接受度，占據了整體電力電子行業的重要份額。2023年，全球銷售的乘用車中近30%是電動汽車。預計在未來幾年，這一比例將進一步增加，到2028年電動汽車將占所有乘用車的50%。電動車不僅代表了一個重大且可持續的市場機會，而且還具有更廣泛的影響。

汽車行業以推動標準和引入新技術而著稱，特別是在電力電子領域。其直接動機是提高駕駛續航里程和降低成本，但這些進步不斷改變功率模塊技術和電池包的發展，并簡化了供應鏈。這為在需要強大性能和提高效率的各種工業應用中采用這些技術創造了新的機會。

趨向更實惠電動汽車的影響

電動汽車正在進入市場擴張的新階段，通常稱為“向更實惠車型的轉變”。在最初追求高功率、長續航的車型后，汽車制造商正在擴大其客戶群，吸引那些尋求價格在20,000美元至25,000美元之間的電動汽車的消費者。這涉及多種成本降低策略，如減少電動機驅動功率、縮小車載充電器功率、減少電池容量、增加系統集成，并減少車輛中的SiC含量。這些趨勢正在影響電動汽車供應鏈，中國、歐洲和美國的策略各不相同。

SiC的性能與成本動態

即使價格更實惠的電動車尋找更多使用硅的方式時，預計汽車行業仍將在可預見的未來主導SiC器件的需求。SiC在特斯拉Model 3中取得了突破，并在 800V電池電動汽車（BEVs）中得到了廣泛應用，預計這些車型將占市場的近80%。主要制造商如特斯拉和比亞迪正在增加其SiC技術的使用，比亞迪還在開發內部SiC能力，并與其他半導體公司合作供應SiC。

采用SiC技術相關的成本考量是顯著的。但最近SiC晶圓和器件技術的產能擴張，以及封裝技術的進步和市場動態，正推動成本下降，使SiC技術在更廣泛的應用中變得更加可及。

智能集成不僅僅關乎尺寸

成本降低也是電力電子中智能集成的基本驅動力。主要關注點是最小化能源浪費，并最大化可再生能源的潛力，以最終減少環境影響。智能集成在能源生態系統的所有層面實現這一目標，通過開發發電、分配、能源儲存和消費各個應用之間的可能協同效應。

它被應用于連接從風能、波能和光伏系統到電池儲能或氫生產系統以及電網的所有事物，包括家庭、電動汽車和工業消費。這一趨勢影響了一系列技術發展，需要減小解決方案的尺寸和成本，簡化部署并促進采用。包括從液體冷卻到寬禁帶（WBG）技術，解決方案需要在多個領域進行開發，這挑戰了開發者在多樣化專業領域的能力，并要求組織探索提供完整解決方案的新商機。從這個意義上講，智能集成正在重塑供應鏈，可以預期合并和收購將會發生。

挑戰與預測

隨著2024年尤其是硅碳（SiC）產能的擴展，預計供應限制將得到緩解。這一變化將推動不僅汽車行業，還有工業和能源部門的顯著增長和市場機遇，從而進一步促進電力電子技術的廣泛采用。

文章來源：艾邦半導體