碳化硅 (SiC) 功率半导体市场曾被视为电动汽车革命的支柱,如今正面临越来越大的挑战。电动汽车需求低于预期,加上中国制造商的积极生产,给全球 SiC 市场格局带来了压力。
行业分析师表示,美国碳化硅晶圆龙头企业Wolfspeed预计将申请破产,凸显了中国日益加剧的价格压力和产能过剩问题。在国家补贴的推动下,中国制造商正向市场大量供应低成本的碳化硅晶圆,导致价格下跌,扰乱了全球供应格局。
雪上加霜的是,日本瑞萨电子已终止了其电动汽车碳化硅 (SiC) 组件的量产计划。据悉,该公司原计划于2025年初在其高崎工厂投产。但随着电动汽车销量增长放缓、市场环境恶化以及中国产量大幅增长,瑞萨电子以利润率难以为继为由,选择放弃该项目并解散其开发团队。
SiC 能够处理比硅更高的电流,从而提升了电动汽车动力总成应用中的续航里程。虽然长期需求预计将上升,但短期挑战依然存在。富士经济估计,2024 年 SiC 晶圆市场规模将达到 1436 亿日元(约合 9.9962 亿美元),由于单价下降,销量增长将超过收入增长。
富士经济2025年5月报告指出,尽管SiC功率半导体需求减弱,但中国制造商在2024年仍将SiC晶圆销量(以平方米计算)增长了81.9%。然而,低成本的6英寸晶圆引发了价格下跌,导致市场价值增幅限制在46.1%。
展望2025年,8英寸SiC晶圆生产线投资延迟预计将使销售面积和市场价值的增长均抑制在20%左右,与2024年的强劲增长相比将大幅放缓。
尽管8英寸晶圆被视为未来市场扩张的关键,但中国激进的定价策略仍在持续抑制整体价格,尽管销售领域稳步增长,但仍限制了潜在的收入增长。6英寸晶圆仍占据主导地位,占销售额的90%以上,而4英寸晶圆的市场份额正在下降。预计8英寸晶圆市场将在2026年后实现快速增长。
预计到2035年,SiC芯片市场规模将增长至6195亿日元,比目前水平增长3.3倍。
除了SiC之外,其他下一代半导体材料,例如金刚石、氮化铝(AlN)和二氧化锗(GeO₂)晶圆,也正日益受到关注。尤其是金刚石晶圆,预计将于2026年左右随着2英寸晶圆的商业化而开始进入市场。预计金刚石功率半导体市场将快速增长,到2035年市场规模将达到46亿日元。
氮化铝晶圆已开始出货4英寸样品,其应用前景广阔,并有望在未来几年实现正式量产。同样,二氧化锗晶圆也即将推出6英寸外延片,预计将于2030年左右上市。
应用场景广泛
新能源汽车领域:在新能源汽车的逆变器、充电器等关键部件中,第四代半导体器件能够显著提高能源转换效率,降低能耗,延长电池续航里程。例如,使用氧化镓功率器件可有效减小逆变器的体积和重量,提升其功率密度。
5G通信领域:5G网络对信号的高速传输和处理能力提出了更高要求。第四代半导体凭借其高频、高响应速度特性,可用于制造高性能的射频器件,提高信号质量和传输速度,满足5G基站等设备对通信性能的严苛需求。
电力电子领域:在智能电网、可再生能源发电(如太阳能、风能发电)等场景中,第四代半导体可大幅提升电力转换和传输效率,减少能源损耗。比如在光伏逆变器中应用碳化硅或氧化镓器件,能提高发电效率和稳定性。
目前,第四代半导体材料的研究已取得一定成果,但在产业化进程中仍面临诸多挑战。大尺寸单晶制备技术难题尚未完全攻克,导致材料成本居高不下,限制了其大规模商业化应用。以氧化镓为例,由于其高熔点、高温分解以及易开裂等特性,大尺寸氧化镓单晶制备极为困难。此外,相关的器件设计、制造工艺以及封装技术等也有待进一步完善和优化,以充分发挥第四代半导体材料的性能优势。
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