SiC主要用于實現電動車逆變器等驅動系統的小量輕化。SiC器件相對于Si器件的優勢之處在于，降低能量損耗、更易實現小型化和更耐高溫。SiC適合高壓領域，GaN更適用于低壓及高頻領域。

SiC是第三代半導體材料的代表。以硅而言，目前SiMOSFET應用多在1000V以下，約在600~900V之間，若超過1000V，其芯片尺寸會很大，切換損耗、寄生電容也會上升。SiC器件相對于Si器件的優勢之處在于，降低能量損耗、更易實現小型化和更耐高溫。SiC功率器件的損耗是Si器件的50%左右。SiC主要用于實現電動車逆變器等驅動系統的小量輕化。

圖1：SiC的開關損耗。

英飛凌和科銳占據了全球SiC市場的70%。羅姆公司在本田的Clarity上搭載了SiC功率器件，Clarity是世界首次用FullSiC驅動的燃料電動車，由于具有高溫下動作和低損耗等特點，可以縮小用于冷卻的散熱片，擴大內部空間。

2017年全球SiC功率半導體市場總額達3.99億美元。預計到2023年市場總額將達16.44億美元，年復合增長率26.6%。從應用來看，混合動力和純電動汽車的增長率最高，達81.4%。從產品來看，SiCJFETs的增長率最高，達38.9%。其次為全SiC功率模塊，增長率達31.7%。

政策支持力度大幅提升，推動第三代半導體產業彎道超車。國家和各地方政府持續推出政策和產業扶持基金支持第三代半導體發展。2018年7月國內首個《第三代半導體電力電子技術路線圖》正式發布，提出了中國第三代半導體電力電子技術的發展路徑及產業建設。福建省更是投入500億，成立專門的安芯基金來建設第三代半導體產業集群。

GaN應用場景增多，迎來發展機遇。由于GaN的禁帶寬度較大，利用GaN可以獲得更大帶寬、更大放大器增益、尺寸更小的半導體器件。GaN器件可以分為射頻器件和電力電子器件。GaN的射頻器件包括PA、MIMO等面向基站衛星、雷達市場。電力電子器件產品包括SBD、FET等面向無線充電、電源開關等市場。

圖2：GaN的應用領域及電壓分布。

預計到2026年全球GaN功率器件市場規模將達到4.4億美元，復合年增長率29.4％。近年來越來越多的公司加入GaN的產業鏈。如初創公司EPC、GaNSystem、Transphorm等。它們大多選擇臺積電或X-FAB為代工伙伴。行業巨頭如英飛凌、安森美和意法半導體等則采用IDM模式。

圖3：全球GaN市場規模。

SiC適合高壓領域，GaN更適用于低壓及高頻領域。較大的禁帶寬度使得器件的導通電阻減小。較高的飽和遷移速度使得SiC、GaN都可以獲得速度更快、體積更小的功率半導體器件。但二者一個重要的區別就是熱導率，這使得在高功率應用中，SiC居統治地位。而GaN因為擁有更高的電子遷移率，能夠獲得更高的開關速度，在高頻領域，GaN具備優勢。SiC適合1200V以上的高壓領域，而GaN更適用于40-1200V的高頻領域。

目前商業化SiCMOSFET的最高工作電壓為1700V，工作溫度為100-160℃，電流在65A以下。SiCMOSFET現在主要的產品有650V、900V、1200V和1700V。在2018年國際主要廠商推出的SiC新產品中，Cree推出的新型E系列SiCMOSFET是目前業內唯一通過汽車AEC-Q101認證，符合PPAP要求的SiCMOSFET。

目前商業化GaNHEMT的最高工作電壓為650V，工作溫度為25℃，電流在120A以下。GaNHEMT現在主要的產品有100V、600V和650V。在2018年國際主要廠商推出的GaN新產品中，GaNSystems的GaNE-HEMT系列產品實現了業內最高的電流等級，同時將系統的功率密度從20kW提高到了500kW。而EPC生產的GaNHEMT是其首款獲得汽車AEC-Q101認證的GaN產品。其體積遠小于傳統的SiMOSFET，且開關速度是SiMOSFET的10-100倍。

目前商業化GaN功率放大器的最高工作頻率為31GHz。在2018年MACOM、Cree等企業陸續推出GaN MMIC PA模塊化功率產品，面向基站、雷達等應用市場。

SiC主要應用在光伏逆變器（PV）、儲能/電池充電、不間斷電源（UPS）、開關電源（SMPS）、工業驅動器及醫療等市場。SiC可以用于實現電動車逆變器等驅動系統的小量輕化。

圖4：2023年GaN功率器件主流應用預測。

GaN應用于充電器時可以有效縮小產品的尺寸。目前市面上的GaN充電器支持USB快充，以27W、30W和45W功率居多。領先的智能手機制造商Apple也考慮將GaN技術作為其無線充電解決方案，這有可能帶來GaN功率器件市場的殺手級應用。

5G主要部署的頻段是用于廣域覆蓋的sub-6-GHz和用于機場等高密度區域的20GHz以上頻帶。要想滿足5G對于更高數據傳輸速率和低延遲的要求，需要GaN技術來實現更高的目標頻率。高輸出功率、線性度和功耗要求也推動了基站部署的PA從LDMOS轉換為GaN。另外，在5G的關鍵技術

Massive MIMO中，基站收發信機上使用了大量的陣列天線，這種結構需要相應的射頻收發單元，因此射頻器件的使用數量將明顯增加。利用GaN的小尺寸和功率密度高的特點可以實現高度集成化的產品解決方案，如模塊化射頻前端器件。

GaN技術在汽車中的應用才剛剛開始發展。EPC生產的GaNHEMT是其首款獲得汽車AEC-Q101認證的GaN產品。GaN技術可以提升效率、縮小尺寸及降低系統成本。這些良好的性能使得GaN的汽車應用來日可期。

SiC市場可能會出現供不應求的情況。高成本是限制各國際廠商擴大SiC產能的重要因素。

圖5：2018-2020年汽車功率半導體Sic市場需求及預測。

2017年全球功率器件市場中恩智浦的營業收入排名第一。營業收入60.48億元，凈利潤14.47億元，凈利率0.24。英飛凌排名第二，營業收入55.26億元，凈利潤6.19億元，凈利率0.11。

圖6：2017年全球功率器件廠商營業收入。

圖7：2017年全球功率器件廠商凈利潤。

微控制器和SoC是瑞薩電子的主要產品。瑞薩電子在全球微控制器市場中占據領先地位。汽車電子已經成為各功率器件廠商競爭的重要領域之一。