隨著全球節(jié)能環(huán)保意識(shí)抬頭，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始投入提高產(chǎn)品效率、降低功耗以及減少材料使用的技術(shù)開發(fā)，加上電動(dòng)車、再生能源以及各種能源傳輸與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)不斷要求高效率與低耗能設(shè)計(jì)，使得性能更加優(yōu)異的碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）等高規(guī)格功率元件有了用武之地。

　　為了實(shí)現(xiàn)高效率的能源傳輸與利用，這些高性能功率元件在能源轉(zhuǎn)換中扮演重要角色。傳統(tǒng)矽基（Si-based）材料由于無法提供較低導(dǎo)通電阻，因而在電力傳輸或轉(zhuǎn)換時(shí)導(dǎo)致大量能量損耗。SiC元件則由于具備高導(dǎo)熱特性，加上材料具有寬能隙特性而能耐高壓與承受大電流，更符合高溫作業(yè)應(yīng)用與高能效利用的要求，在近期持續(xù)受到熱切關(guān)注。

　　相較于SiC已發(fā)展十多年了，GaN功率元件則才剛進(jìn)入市場(chǎng)，它是一種擁有類似于SiC性能優(yōu)勢(shì)的寬能隙材料，但擁有更大的成本控制潛力，尤其是高功率的矽基GaN由于具有更大輸出功率與更快作業(yè)頻率，已被看好可取代矽元件成為下一世代的功率元件。近年來全球?qū)τ诙际谢A(chǔ)建設(shè)、新能源、節(jié)能環(huán)保等方面的政策支持，擴(kuò)大對(duì)于SiC/GaN等高性能功率元件的需求，將進(jìn)一步促進(jìn)SiC/GaN功率元件的發(fā)展。

　　根據(jù)IHS IMS Research的報(bào)告顯示，在未來十年，受到電源、太陽光電（PV）逆變器以及工業(yè)馬達(dá)的需求驅(qū)動(dòng)，新興的SiC和GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)將以18%的速度穩(wěn)步成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)在2022年以前，SiC和GaN功率元件的全球銷售額將從2012年的1.43億美元大幅增加到28億美元。

　　2010-2022年全球SiC/GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　如今，SiC已被普遍視為足以取代矽的可靠技術(shù)。大多數(shù)功率模組和電源逆變器制造商都將SiC納入技術(shù)開發(fā)藍(lán)圖中，特別是PV逆變器可望成為SiC的最佳應(yīng)用。Yole Developpement的報(bào)告并指出，盡管受到全球經(jīng)濟(jì)不景氣影響，2012年整體電力電子市場(chǎng)低迷，經(jīng)歷約20%的負(fù)成長(zhǎng)，但SiC仍維持38%的年成長(zhǎng)率。目前全球約有30多家公司擁有SiC元件設(shè)計(jì)、制造與銷售能力，并進(jìn)行相關(guān)的SiC技術(shù)研發(fā)。

　　而隨著GaN功率元件銷售與產(chǎn)品出貨量快速攀升，業(yè)界觀察家均看好GaN的市場(chǎng)前景。Yole Developpement在最近的調(diào)查報(bào)告中指出，“GaN功率市場(chǎng)邁向整合，準(zhǔn)備迎向巨大成長(zhǎng)。”Yole分析師Philippe Rousel預(yù)計(jì)，“GaN元件市場(chǎng)可望在2020年達(dá)到6億美元的規(guī)模，屆時(shí)將需要制造58萬片6寸晶圓。此外，GaN市場(chǎng)將于2016年起迅速發(fā)展，伴隨電動(dòng)車（EV）/油電混合車（HEV）將在2018-2019年開始采用GaN，2020年以前估計(jì)可實(shí)現(xiàn)80%的CAGR成長(zhǎng)。”

　　GaN的潛在應(yīng)用市場(chǎng)、成長(zhǎng)率與上市時(shí)程預(yù)測(cè)

　　SiC/GaN展現(xiàn)高規(guī)格

　　SiC/GaN功率元件有別于矽元件，是因?yàn)檫@種材料擁有更好的特性，能夠降低導(dǎo)通和切換時(shí)的能量損耗。例如，逆變器采用二極體和電晶體作為功率元件，僅采用SiC二極體材料，就能使逆變器的功率損失降低15-30%左右；而如果電晶體材料也由矽換成SiC，則功率損失可減少一半以上。

　　SiC功率元件可廣泛用于節(jié)能、高頻和高溫三大電力電子系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的矽功率元件相較，SiC功率元件具有切斷拖尾電流極小、切換速度快、損耗低與耐高溫的特性。采用SiC功率元件開發(fā)電力電子變流器，能提高功率密度、縮小裝置體積；提升變流器效率；提高開關(guān)頻率，縮小濾波器體積；并可確保在高溫環(huán)境下執(zhí)行的可靠性；同時(shí)還易于實(shí)現(xiàn)高電壓大功率的設(shè)計(jì)。隨著SiC元件技術(shù)普及，電動(dòng)車、油電混合車等使用高功率半導(dǎo)體元件的交通工具也開始導(dǎo)入。

　　ROHM半導(dǎo)體指出，SiC功率元件具有耐高壓、低損耗、高速開關(guān)等傳統(tǒng)矽材料元件所沒有的優(yōu)異特性。如今，對(duì)它的期待正以不可估量的態(tài)勢(shì)高漲。ROHM‘以SiC為核心的功率元件’作為該公司未來50年發(fā)展策略之一，致力于SiC功率元件和模組的開發(fā)，滿足新的市場(chǎng)需求，并已開始量產(chǎn)。

　　東芝半導(dǎo)體表示，由于消費(fèi)者越來越傾向于清潔能源與環(huán)境友善型的應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)于高轉(zhuǎn)換效率的功率元件需求不斷成長(zhǎng)。SiC功率元件被視為下一代低損耗的主流高壓功率元件。對(duì)于像伺服器電源及太陽能空調(diào)等應(yīng)用，SiC功率元件提供了理想的解決方案。

　　東芝指出SiC與GaN元件可發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域。