Komponenter i kiselkarbid, SiC, och galliumnitrid, GaN, ser vi nu implementerade inom en rad områden.  Särskilt inom fordonsindustrin och kraftindustrin finns en stor potential för tillväxt. Drivkrafterna är framför allt lägre förluster, kompaktare konstruktioner men i vissa fall även billigare systemkonstruktioner. Om bl a detta informerade Yole Développement under årets forskarkonferens ISICPEAW.
Hong Lin, senior analytiker vid undersökningsföretaget Yole Développement, visade deras senaste marknadsrapport.  Prognosen för effekthalvledare pekar på en tillväxt av 5,3 procent årligen från 2015 för att nå en totalmarknad av 20,7 miljarder dollar år 2021. Hon förklarade att siffran naturligtvis inte är huggen i sten. Då man 2014 trodde på 2,2 procents tillväxt blev utfallet nolltillväxt. Men sedan dess har marknaden för effekthalvledare tagit fart.
Hong Lin pekar ut fyra områden med förbättringspotential: energiproduktion, transportväsendet, förnybara energislag och verkningsgrad.
Medan världsmarknaden för krafthalvledare årligen bara ökar med 5,3 procent, väntas ökningstakten för moduler bli högre: 9,4 procent.
Världsmarknaden för effekthalvledare finns dock idag primärt i Asien, som i år står för 74 procent. Därav utgör Kina 41 procent. Europa ökade från 17 till 18 medan Japan upplevde en minskning från 18 till 15 procent. Dock är Japan och Europa starka när det gäller krafthalvledare för verkligt höga effekter.

16 SiC-tillverkare
Sexton företag i världen gör SiC-halvledare, en av dem tillverkar komponenter för 8 kV märkspänning och fyra tillverkar komponenter för 3,5 kV. Under 2014 utgjordes 18 procent av SiC-marknaden av transistorer och 82 procent av dioder. År 2020 väntas motsvarande siffror vara 26 respektive 74 procent.  Idag dominerar dioder för 1,2 kV och 600 V.
– Marknaden för SiC-transistorer växer långsammare än förväntat, säger Hong Lin. Troligen ser vi en långsam start på tillväxt från 2017.

Kina satsar
Under 2014 satsade stat och privata investerare mellan 100 och 150 miljarder dollar på att utveckla och framställa SiC-komponenter i Kina. 2015 upprättade staten både en 5- och en 10-årsplan. Att halvledarindustrin nu verkligen börjar ta fart i Kina illustreras av att där nu finns 80 halvledarföretag och 200 reaktorer i bruk!
– Företagen är tillsammans större än Infineon och Toshiba, tillsammans, förklarade Hong Lin. Mot slutet av nästa år får vi troligen se en kinesisk SiC FET på marknaden.
De kinesiska verksamheterna omfattar såväl wafertillverkning, epitaxi, komponenttillverkning som tillverkare av spänningsomriktare (”inverters”).

GaN på gång
Att lägga GaN på Si-substrat, i stället för på SiC-substrat, innebär stora problem. GaN på SiC förekommer mest i RF-effekttillämpningar där ett högt pris per transistor kan vara motiverat i speciella tillämpningar, t ex militära. Men den stora volymen väntas bli GaN på Si-substrat.
Fram till 2013 finns mer än 8600 patentfamiljer i anslutning till GaN-på-Si. 520 patent avser GaN på Si-epitaktiska lager. Hong Lin konstaterar dock att epitaxi-tekniken för GaN på Si är mogen nog för att inleda massproduktion.
Särskilt USA och Japan satsar på GaN. Några exempel på stora investeringar är:
* GaN Systems 20 miljoner dollar
* Exagon 6,3 miljoner dollar
* Transphorm 70 miljoner dollar.
Fortfarande står GaN för bara 0,15 procent av världsmarknaden för effekthalvledare, SiC för 1,57 procent medan Si har förlorat marginellt, till 98,29 procents andel.  På sikt väntas SiC och GaN öka sina andelar på bekostnad av kisel. År 2020 är prognosen 95,82 procent Si, 2,47 procent SiC och 1,71 procent GaN.
ISICPEAW arrangeras årligen i ett samarbete mellan SiC Power Center (ett initiativ av Acreo Swedish ICT, KTH och Swerea Kimab), Enterprise Europe Network och Yole Développement.

Filed under: Teknikartiklar