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2020年Q2的SiC、GaN电力电子产品最新进展

2020/7/29 14:26:42      材料来源:第三代半导体产业网

作者:材料深一度   

据CSA Research统计数据显示,截止到六月底,Mouser和Digi-Key在售的SiC和GaN电力电子器件共1738款。据统计,2020年Q2国际各厂家在售SiC、GaN功率产品数量较上季度增加148款。

 
2020年Q2较上季度SiC器件新增107款,GaN器件新增66款。近几年Mouser在售的SiC、GaN器件及模块产品数量情况如图1所示。
图1  近几年Mouser在售的SiC、GaN器件及模块产品数量情况(款)
 
一、技术指标情况

SiC二极管:新增41款650V是热点
 
目前,国外有超过20家公司量产SiC SBD系列产品,击穿电压600V-3300V,单芯片导通电流最高达109A。2020年Q2共有约730款SiC SBD产品在售,90%以上的产品耐压范围集中在650V和1200V,共622款产品,较2020年Q1增加了45款SiC SBD产品,1700V SiC SBD产品16款与上季度相比减少1款产品,3300V SiC SBD产品(GeneSiC,3款)产品较少与上季度持平。作为SiC产业龙头,ROHM、Infineon、Wolfspeed、ON Semiconductor和STM五家企业推出的产品种类占比高达63%。国际上已经商业化的SiC SBD器件性能情况如图2所示。
图2  国际上已经商业化的SiC SBD的器件性能
 
与上季度相比,2020年Q2共新增41款SiC SBD产品,主要由MCC、Toshiba、Wolfspeed三家公司生产,68%的产品耐压在650V、11款产品耐压在1700V,较少产品耐压在700V(2款),单芯片导通电流高达100A以上。
SiC 晶体管:新增50款电流升至140A
 
2020年Q2国外10余家公司推出231余款SiC MOSFET系列产品,击穿电压650V-1700V,单芯片导通电流最高达140A与上季度(120A)相比有很大的突破。国际上SiC MOSFET以Wolfspeed、ROHM和UnitedSiC为代表,共推出118款产品,占比51%。
 
业内生产SiC JFET的企业较少,Mouser上只有UnitedSiC在销售SiC JFET产品,耐压为650V和1200V两种,最大电流85A。国外已经商业化的SiC晶体管器件性能如图3所示。
图3  国外已经商业化的SiC晶体管器件性能
 
据CSA Research统计,2020年Q2新增50款SiC MOSFET产品,主要由Infineon、Wolfspeed、Microchip / Microsemi、ON Semiconductor、四家公司生产,其中ON Semiconductor推出的新产品较多(15款)。
GaN电力电子:新增20款电流升至90A
 
国际上有5家公司推出50款左右GaN HEMT系列产品,与上季度相比增加了20款左右。击穿电压600V-900V,主要集中在600V和650V,导通电流最高90A,与上季度(60A)相比有所突破。GaN System推出的产品最多(21款),Transphorm的产品最高耐压值达到900V,EPC的产品耐压集中在300V以下。国外已经商业化的GaN电力电子器件性能情况如图4所示。
图4  国外已经商业化的GaN电力电子器件性能
 
据统计,2020年Q2新增20款GaN HEMT产品,是由3家厂商生产,分别为GaN Systems、Transphorm、Panasonic,电压主要集中在650V。
 
二、市场价格情况

SiC SBD:产品价格与上季度持平
 
2020年Q2 SiC SBD产品的公开报价变化不大。据Mouser数据显示,600V、650V和1200V的价格均值分别为4.19元/A、1.68元/A和4.11元/A。据CSA Research调研,实际成交价基本与上个季度持平。
 
与之前年份的数据相比,SiC SBD产品价格维持下降趋势。650V的SiC SBD的2020年Q2的平均价格是1.68元/A,较2017年底下降了59%,与Si器件的价差在6倍左右。1200V的SiC SBD的平均价是4.11元/A,较2017年下降了37.25%,与Si器件的差距在5倍左右,价格优势仍不明显。SiC SBD价格情况如图5、6所示。
图5  2017年-2020年Q2 650V的 SiC SBD价格(元/A)
 
 
图6  2017年-2020年Q2 1200V的 SiC SBD价格(元/A)
 
SiC MOSFET:中高压产品价格大幅度下滑
 
2020年Q2 SiC MOSFET的产品价格在10元/A左右,耐压650V 器件的平均价格为2.15元/A,900V器件的平均价格为2.01元/A,1200V器件平均价格为3.49元/A,与上季度相比均处于下降趋势,分别下降了38.7%、71.6%、71.6%,而1700V 器件的平均价格处于上升趋势,价格为7.66元/A,上升了24.3%。SiC MOSFET第2季度平均价格情况如图7所示。
图7  SiC MOSFET第2季度平均价格(元/A)
 
GaN HEMT:600V产品价格大幅回升
 
GaN HEMT目前在售600V-900V的产品平均价格为4.3元/A,与上季度相比增长17.1%,而400V及以下产品平均价格为1.73元/A,相较于上季度下降39.9%,其产品价格均低于9元/A,价格最高(8.23元/A)的产品是由GaN Systems厂商生产。GaN HEMT第2季度平均价格情况如图8所示。
图8  GaN HEMT第2季度平均价格(元/A)
 
近几年统计结果表明,SiC MOSFET和GaN HEMT价格在正常区间内波动,但整体维持下滑趋势,说明制造技术的提升和生产工艺的改进促进了成本的下降,但与同类的Si器件价格差距仍然较大,价格竞争优势并不明显。SiC MOSFET耐压高达1700V,而GaN HEMT耐压高达900V,在耐压650V-900V区间GaN HEMT的平均价格(3.72元/A)是SiC MOSFET平均价格(2元/A)的1.8倍,预计随着GaN HEMT质量稳定性的逐步改善将在该领域替代SiC MOSFET。SiC MOSFET、GaN HEMT和Si IGBT价格比较情况如图9、10所示。
图9  650V SiC MOSFET、GaN HEMT和Si IGBT价格比较(元/A)
图10  1200V SiC MOSFET、GaN HEMT和Si IGBT价格比较(元/A)
 


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