功率电子未来产能权威预测

《半导体芯科技》杂志文章

功率电子行业正在不断发展以满足能源和可持续发展的需求。Yole Group 旗下的 Yole Intelligence 在其《功率电子行业现状报告》（Status of the Power ElectronicsIndustry report）中提供了最新信息，报告研究了功率器件行业的关键驱动因素和新技术发展，并分析了晶圆和器件需求与制造能力的演变。

报告预计：到2028 年，全球功率器件市场将增长至333 亿美元；该行业的主要驱动因素包括纯电动和混合动力电动汽车 (xEV)、可再生能源和工业电机；其中SiC 市场份额将持续扩大；随着 IDM 和代工厂的大规模前端投资可能会推动行业产能超出需求。

功率电子器件的主要市场驱动力之一是交通和工业发展过程中的电气化。电力消耗的增加导致需要更多的电力来源，例如风力涡轮机和太阳能光伏装置，所有这些都需要功率电子器件。提高效率的需要导致使用更新的器件、材料和封装来减少能源消耗。

除了通过广泛采用电动汽车（EV）和利用绿色出行解决方案实现大幅减少CO2 的排放以外，整合光伏和风能等可再生能源，也有助于促进环境的可持续性。另一个可持续性考虑因素是本地供应，以减少地缘政治冲突期间对原材料和能源进口的依赖，正如我们所看到的，俄罗斯和乌克兰冲突以及中美贸易摩擦影响了供应。

图1：2018-2028不同材料的功率电子市场发展

晶圆厂产能

功率器件市场总额预计将从 2023 年的约 230 亿美元快速增长到 2028 年的 333 亿美元。这需要建立新的制造能力。各种战略投资将基于现有产能和预期所需的器件数量，以及硅、SiC 和 GaN 在各种应用中的份额而做出决策。

为了满足产量需求，硅器件厂商需要不断发展，并且有一种强烈的趋势是转向 300 毫米生产线，以增加产能并降低每个裸芯片的成本。硅晶圆也可用于其他微电子器件（例如传感器），与将碳化硅晶圆从 150 毫米过渡到 200 毫米相比，这将使投资硅晶圆 300 毫米设备的决定风险更低。

Yole Intelligence 功率电子团队首席分析师AnaVillamor 表示：根据相关公司的公告，我们预计在未来 5年内，在现有每年 5600 万片 8 英寸等效晶圆开工量 (WaferStarts Per Year, WSPY) 的基础上，每年将增加 2500 万片 8英寸等效晶圆开工量 (WSPY)。这是一个非常大的投资周期，无疑是功率电子行业有史以来最大的投资周期。

图2：功率电子未来几年的产能发展

集成器件制造商（IDM，如英飞凌、博世、东芝、Nexperia、CR Micro 等） 和代工厂（中芯国际、华虹宏力……） 都已决定转向 300毫米晶圆。英飞凌、Alpha &Omega、博世、安森美和士兰微等一些厂商已经开始生产300 毫米晶圆，而包括意法半导体在内的一些其他厂商于2023 年开始量产，更多公司将在 2024—2026 年开始量产。

图3：功率电子领域主要供应商

2021 年，英飞凌科技与博世扩大了300 毫米晶圆厂产能，并宣布了进一步扩大300 毫米产能的计划。其他参与者也会效仿，包括许多中国公司（例如比亚迪的大量投资）。预计 2024 年至 2026 年，中国企业在本地电动汽车市场的生产方面将比欧洲或美国企业更快。

SiC 方面，主要受电动汽车领域的推动，到2028 年，SiC 器件将占功率电子器件市场价值的25% 左右。GaN功率器件市场主要由消费类快速充电器以及智能手机和电脑适配器驱动。SiC 的采用速度比 GaN 快，后者起步稍晚，但两者都在从传统硅技术市场中获得份额。

就 SiC 而言，SiC 晶圆成本和可用性一直是主要问题，晶圆和器件之间的供应链存在大量垂直整合。大型企业 Wolfspeed、安森美、罗姆半导体和意法半导体在整个供应链中运营，从晶锭/ 衬底、外延、芯片加工到二极管/ 晶体管设计，而来自中国的小型企业，如 TankeBlue（天科合达）和 SICC（山东天岳），则在 SiC 晶锭/ 衬底领域运营。一些 SiC 器件制造商（英飞凌、博世……）依赖外部供应 SiC 晶圆。

中国企业在SiC 晶圆层面的市场份额正在逐步扩大，并计划在未来5年内增加大量产能，目标是到2027年占总产能的40% 以上。

根据工厂利用率、产量和晶圆质量，中国供应商可能会以较低的价格大量供应碳化硅晶圆。因此，预计SiC 晶圆需求/ 供应情况的逆转将会改变 SiC 和硅器件业务的游戏规则。更便宜的 SiC 器件的出现不仅会影响具有高成本结构的 SiC 厂商，还会加速 SiC 器件作为硅器件替代品在许多应用中的采用。

随着裸芯片产量大幅增加，封装领域的投资也必须随之增加，以避免未来潜在的瓶颈，尤其是功率模块封装。

一些公司已经开始进行封装合作，而另一些公司则进行内部投资以提高封装产能。英飞凌科技、意法半导体和日月光集团已经在封装方面投资20亿~40 亿美元，预计这一投资将继续增加，以满足市场对于功率器件需求。

审核编辑 黄宇