Stadig tillväxt väntas för SiC och GaN
Philippe Roussele, från Yole Développement presenterade under ISiCPEAW några intressanta siffror från institutets senaste marknadsundersökning för effekthalvledare med brett bandgap. Bland annat framgick att denna marknad årligen väntas öka kring 7-9 procent under åren 2013 till 2020.
2011 var ökningen bara 0,8 procent och i år blygsamma 4 procent. Men det finns nu flera områden som väntas kräva mer effektkomponenter, områden som elbilar/hybridbilar (EV/HEV) och invertrar för solceller.
Philippe Roussele anger år 2014 som en startpunkt för EV/HEV och med en ganska snabb upprampning. 2020 väntas SiC stå för 40 procent av halvledarna för dessa tillämpningar i en SiC effekthalvledarmarknad som väntas uppgå till 950 miljoner dollar.
Generell ökning
Medan marknaden för diskreta effektkomponenter i år uppgår till 14 357 miljoner dollar väntas den enligt Yole vara 24 554 miljoner dollar år 2020. Under samma tidsrymd har marknaden för effektmoduler stigit från 3 178 miljoner dollar till 7 376 miljoner dollar, och marknaden för integrerade effekthalvledare ökat från 2 481 till 4 943 miljoner dollar.
Omsättningsmässigt har Infineon störst markandsandel när det gäller effekthalvledare. Därefter följer i fallande ordning Toshiba, Vishey, STM, IR och Fairchild.
Marknaderna för effekthalvledare fördelar sig geografiskt som 65 procent i Asien, 23 procent i Europa och 13 procent i Nordamerika.
Philippe Roussele, från Yole Développement, presenterade en tänkt utveckling där marknaden för effektkomponenter i Gan är dubbelt så stor som SiC år 2020.
Yole beskriver marknaden för effektelektronik i huvudsak enligt följande grupperingar 67 procent 0-900 V halvledare i kisel, super junction MOSFET eller GaN i stark konkurrens. Därefter anger man katergorierna 1,2 till 1,7 kV 19 procent, 2 – 3,3 kV 11 procent och över 3,3 kV 3 procent.
– För spänningar mellan 1,2 kV och 3,3 kV passar kiselkarbid bäst i konstruktioner som inte fokuserar så mycket på kostnad. Värdet av SiC är här uppenbart!
Tillväxt för SiC och GaN
Philippe Roussele tror att galliumnitrid kommer att göra en stor inbrytning på den marknaden för kiselkarbid och till och med bli större än den för kiselkarbid.
I ett diagram visar han att marknaden för GaN startar i år och att marknaderna för SiC och GaN blir lika stora år 2014. Sedan växer framför allt marknaden för effektkomponenter i GaN och väntas uppgå till 1923 miljoner dollar år 2020, då SiC-marknaden hamnar på 944 miljoner dollar.
Men frågan är diskutabel. Se separat debattartikel om GaN kontra SiC!
Philippe Roussele berättade att Yole i sina undersökningar återkommande fått svaret att GaN är den teknik som kan komma att bryta den naturliga utvecklingen av SiC-marknaden.
– Vi trodde redan 2010 att GaN-transistorer för 600 V, eller upp till 1200 V, skulle skapa turbulens på SiC-marknaden. Men framstegen på GaN–området verkar vara fördröjda och vi ser idag enbart 200 V komponenter i volymproduktion. I området 600 V till 1200 V ser vi därför ingen konkurrens mellan SiC och GaN.
Snart 6 tum
Av dagens effekthalvledare tillverkas hälften på 6 tums wafers. Kiselkarbidkomponenter tillverkas huvudsakligen på mindre storlekar: 3 och 4 tums wafers. Cree är dock klara att köra igång en 6 tums lina, något som kan ge de prissänkningar marknaden väntar på. Till en början kommer 6 tums-linan att användas för tillverkning av klysdioder.
Under 2009 började SiC-marknaden ta fart. Kostnaderna för en 4 tums wafer låg då på 0,12 dollar/mm2 och väntas sjunka till hälften år 2018. En diod för 600 V/6 A som kostade 0,85 dollar 2010, väntas kosta 0,60 dollar under 2018.
Gunnar Lilliesköld
SiC-händelser under året
* Renesas lanserar lågförlusts 600 V Schottkydioder i SiC för 3 till 30 A.
* Alpha and Omega Semiconductor ltd och SemSouth Lab demonstrerar tillsammans UniSiC, en 1200 V 90 mohm SiC JFET, stackad med en Si MOSFET.
* Mitsubishi introducerar en fullständigt SiC-bestyckad inverter för elfordon (EV), hälften så stor som ett Si-bestyckat system, men hälften så stora förluster.
* ROHM har introducerat massproducerade fullt SiC-bestyckade moduler för 1200 V/100 A. Se separat artikel i detta nummer.
* CREE har en ny familj 1700 V/50 A SiC-transistorer i familjen Z-FET.
* Powerex visar sin andra generationens SiC med två MOSFET, QJD1210010/1.
* Infineon lanserar sin 1200 V JFET CoolSiC-produkt, samt drivkrets till den. Se separat artikel i detta nummer.
* STMicroelectronics har presenterat sin första 1200 V/20 A MOSFET i SiC.
GaN-händelser under året
* Soitec och Sumitomo Electric har demonstrerat GaN-substrat för pilotlinor. Dessa kommer att sättas upp i Itami, Japan och Bernin, Frankrike. Till en början produceras 4 tums skivor och senare följer 6 tum.
* Texas Instruments har introducerat en drivskrets för lågsidan, för att driva högeffekts GaN FET.
* Plessey Semiconductors har köpt CamGaN Ltd för att få tillgång till deras epi-teknologi för GaN på kiselsubstrat.
* Transphorm släpper sin första GaN-komponent.
* RFMD har offentliggjort sin rGaN-HV-process för produktion av effekthalvledare upp till 900 V. Processen erbjuds i form av foundry.
* GaN Systems & API samarbetar om kapsling av GaN-effekttransistorer för höga effekter.
Filed under: Effekthalvledare
