在全球功率器件产业格局中,中国处于“追赶者”的位置:在SiC衬底这一核心环节被海外巨头垄断,但在GaN高频器件等细分领域存在机会窗口。具体来看,SiC衬底市场呈现一超多强的格局,而GaN器件则因高频优势由海外IDM厂商主导,中国厂商正凭借产业链参与度寻找突破空间。

SiC衬底:海外“一超”格局明显

SiC产业链自上而下分为衬底、外延、设计、制造四个环节,其中衬底是技术壁垒最高、成本占比最大的环节,衬底成本约占全产业链的一半。在衬底市场,Wolfspeed(原Cree)以62%的市占率形成“一超”格局,II-VI(14%)、Rohm(13%)、SK Siltron(5%)紧随其后,唯一的国产厂商天科合达市占率约为4%。

衬底环节的高壁垒源于晶体生长速度的物理限制。目前主流的PVT(物理气相传输法)被90%以上的企业采用,但晶体生长速度缓慢,行业内领先的Wolfspeed一周也仅能生长约4厘米,而硅材料一周可生长数米,这百倍的差距叠加良率问题,直接推高了SiC器件的成本——相同功率的SiC器件价格可达IGBT的2.5倍以上。

GaN高频优势与海外IDM主导

同为第三代半导体的GaN与SiC并非直接竞争关系:GaN适用于高频场景,SiC则聚焦大功率场景。在GaN高频器件领域,海外厂商同样占据主导地位,且多采用IDM一体化架构。相比之下,国内厂商以专注某一环节为主,产业链参与度正在逐步提升。

值得一提的是,海外厂商也在探索混合型方案以平衡性能与成本。例如日本罗姆(ROHM)推出的混合型SiC模块,结构仍为IGBT,仅将续流二极管(FRD)换为SiC,据公司计算,功率损耗比传统IGBT下降67%,同时成本上升可控。

常见问题

中国在SiC衬底领域与海外差距有多大?

差距主要体现在市占率和晶体生长技术上。Wolfspeed在SiC衬底市场占据62%份额,而国产厂商天科合达市占率约为4%。晶体生长速度方面,Wolfspeed一周约4厘米已是行业领先,国内厂商在生长速度和良率上仍有追赶空间。

GaN和SiC的应用场景有何不同?

两者虽同属第三代半导体,但定位不同:GaN主打高频应用,SiC主打大功率应用。SiC因适用于大功率场景,常与IGBT并列比较;GaN则在5G、射频等高频领域更具优势。海外厂商也在推出大功率GaN器件,但目前仍处于小批量阶段。

中国功率器件产业的追赶机会在哪里?

机会主要在于两点:一是GaN高频器件领域,海外IDM虽具统治力,但市场仍在快速扩张,国内厂商可凭借细分环节的专精参与竞争;二是混合型SiC方案,通过“IGBT+SiC二极管”的结构在成本与性能间取得平衡,为产业链各环节的国产化替代提供了过渡路径。