Trots att halvledarbranschen upplevde en nedgång 2012 fortsätter marknaden att växa enligt Yole Développement. Det visar deras senaste rapport ”SiC Market 2013: Technology and Market for SiC Wafers, Devices and Power Modules”. Den är författad av dr Philippe Roussel, Yole Développement.

Rapporten tar fasta på hela värdekedjan och täcker användningen av SiC i låg-, medel- och högeffekttillämpningar och ger data fram till år 2020. Den ger också en jämförelse mellan SiC- och SI- vad gäller komponentkostnader (”bill-of-material”) i fråga om systemkostnader och hur kostnaderna för SiC-komponenter kan tänkas sjunka med tiden.
Nedgången för halvledarmarknaden startade mot slutet av 2011 och var under 2012 ganska stor, motsvarande -20 procent. Marknaden led av den globala ekonomiska nedgången i kombination med yttre faktorer som att Kina fick kontroll över vissa speciella marknader som vilket fick till följd att vindkraftverks- och järnvägsprojekt stoppades eller sköts fram i tiden.

Stiger med 38 procent
Men SiC-marknaden tog en annan vändning. Marknaden fortsätter att stiga med 38 procent per år!
Nu betraktas SiC-teknik som tillförlitlig och ett relevant till kisel-teknik. De flesta tillverkare av effektmoduler och växelriktare har redan lagt in den i sin utvecklingskedja, som en option eller ett visst projekt. Men ”time-to-market” skiljer från applikation till applikation beroende på värdet med avseende av kostnad, specifikationer, tillgänglighet osv.

Solceller ger stor marknad
Trots en pressad marknad förra året har det funnits ett bevisat intresse för SiC-komponenter för växelriktare till solceller. Dessa står för den största konsumtionen av SiC-komponenter, tillsammans med PFC-lösningar (power factor correction, korrigering av effektfaktorn).
Under 2011 och 2012 ökade marknaden för dioder mest på grund av tillämpningar i små kraftaggregat. Men Yole Développement är övertygat av att såväl JFET som MOSFET snart tar täten och blir dominerande under 2016.
Marknaden för SiC-komponenter (nakna chip eller kapslade diskreta komponenter) uppgick till 75 miljoner dollar 2012 och Infineon och Cree dominerade stort, med STMicroelectronics och Rohm börjar ta sig in på marknaden.

30 aktörer
Av trettio deltagare på marknaden försvann en under 2012 medan ett halvdussin nya kom in. Dessa företag har etablerat tillverkningsteknik för SiC-komponenter i kombination med kommersiella aktiviteter och marknadsföring. Faktiskt är det så att alla andra existerande tillverkare av kiselbaserade komponenter är mer eller mindre aktiva på kiselkarbidmarknaden, men i olika stadier.
Under 2012 såg vi ökade aktiviteter från företag som Rohm, MicroSemi, GeneSiC eller STMicro. Ställda mot de två giganterna Infineon och Cree väntas marknaden att stöpas om under de kommande åren.

Fyra foundries
Fyra nya företag – Raytheon, Ascatron, IBS och Fraunhofer IISB – har nästan samtidigt erbjudit SiC-foundry-verksamhet eller kontraktstillverkning. Denna affärsmodell vänder sig till kommande fabrikslösa SiC-fabrikat och konstruktionshus som letar efter speciella tillverkningspartners. Dessa kan också komma att användas för second source-komponenter och för att träda in vid då produktionen ”går i taket” hos de etablerade tillverkarna.

Japan kommer starkt
I Asien definieras nu Panasonic och Toshiba som trovärdiga kandidater liksom Mitsubishi, som nu utvecklar SiC-moduler. Fujis nya SiC-lina är nu igång inom det japanska nationella programmet.
Ingen kinesisk tillverkare har dykt upp ännu, men med tanke på landets enorma investeringsplaner på forskning och utveckling tror Yole Développements analytiker att nya tillverkare kommer till.
I USA har nu Global Power Devices och USCi ”visat framfötterna” och har starkt deklarerat att de tänker ta marknadsandelar.

Oväntad nedläggning
Den oväntade nedläggningen av SemiSouth i oktober 2012 skapade diskussioner om hur marknaden för SiC varit ganska stabil fram till dess. Flera skäl har beskrivits förklara detta beslut (ett alltför stort företag, en marknaden som tar lång tid att utvecklas från start …), men vi kan inte bortse från att det i viss mån disskrediterar teknologin för ”normally off” JFET. Endast framtiden kan utvisa …

Övergång från diskreta till moduler
Yole Développement ser nu SiC industrin omvandlas, med utgångspunkt i en komponentmarknad till en marknad för moduler. Ursprungligen initierades detta av Powerex, Microsemi, Vincotech eller GeneSiC med hybrid Si/SiC- produkter då andra aktörer såsom Mitsubishi, GPE och mer nyligen Rohm har nått ut på marknaden med kompletta SiC-moduler.
Denna trend kommer att bli dominerande under de kommande åren eftersom integratörer kräver kraftmoduler i de flesta av sina mellanstora och stora kraftsystem (vanligen från >3 kW).
Yole Développement förutspår att efterfrågan av SiC-baserade kraftmoduler kan komma att överstiga 100M dollar 2015 och komma upp i 800M dollar år 2020 beroende på om bilindustrin kommer att anamma SiC.

Kritiska utmaningar
Nästa kritiska utmaningar är minskade kostnader, förpackning och multi-sourcing.
SiC klarar hög frekvens och hög temperatur. Att ta vara på dessa två mervärden är en utmaning eftersom ingen befintlig teknik till fullo kan uppnå detta idag. Vägen till framgång stor implementering av SiC kommer  med nödvändighet att gå igenom nya förpackningslösningar. Många flaskhalsar måste passeras: chip bonding, metallisk kontaktteknik, gelfyllning, inkapsling, EMI etc.

Second source
Integratörer av kraftaggregat måste allmänhet lita på två, eller till och med tre källor för att sänka risker i leverantörskedjan. Det finns idag flera leverantörer av SiC-dioder, men ännu inte för transistorer.
MOSFET, JFET eller BJT måste finnas att tillgå från minst två företag med liknande specifikationer. Denna rapport från Yole Développement föreslår också en färdplan för kostnadsminskning för tillverkning av kiselkarbidkomponenter på olika nivåer i processtegen.
Rapportens författare, dr Philippe Roussel har en Ph-D i Integrerade elektroniksystem från National Institute of Applied Sciences (INSA) i Lyon. Han anställdes på Yole Développement 1998 och leder avdelningarna för ”compound semiconductors”, LED, kraftelektronik och solceller.
Rapporten kan beställas från Yole Développement och kostar 5 990 euro (flera användare per licens medges). För speciella erbjudanden eller pris i dollar, kontakta David Jourdan, yourdan@yole.fr.

Filed under: Effekthalvledare