據CSA Research統計數據顯示,截止到六月底,Mouser和Digi-Key在售的SiC和GaN電力電子器件共1738款。據統計,2020年Q2國際各廠家在售SiC、GaN功率產品數量較上季度增加148款。
2020年Q2較上季度SiC器件新增107款,GaN器件新增66款。近幾年Mouser在售的SiC、GaN器件及模塊產品數量情況如圖1所示。

圖1 近幾年Mouser在售的SiC、GaN器件及模塊產品數量情況(款)
一、技術指標情況
SiC二極管:新增41款650V是熱點
目前,國外有超過20家公司量產SiC SBD系列產品,擊穿電壓600V-3300V,單芯片導通電流最高達109A。2020年Q2共有約730款SiC SBD產品在售,90%以上的產品耐壓范圍集中在650V和1200V,共622款產品,較2020年Q1增加了45款SiC SBD產品,1700V SiC SBD產品16款與上季度相比減少1款產品,3300V SiC SBD產品(GeneSiC,3款)產品較少與上季度持平。作為SiC產業龍頭,ROHM、Infineon、Wolfspeed、ON Semiconductor和STM五家企業推出的產品種類占比高達63%。國際上已經商業化的SiC SBD器件性能情況如圖2所示。

圖2 國際上已經商業化的SiC SBD的器件性能
與上季度相比,2020年Q2共新增41款SiC SBD產品,主要由MCC、Toshiba、Wolfspeed三家公司生產,68%的產品耐壓在650V、11款產品耐壓在1700V,較少產品耐壓在700V(2款),單芯片導通電流高達100A以上。

SiC 晶體管:新增50款電流升至140A
2020年Q2國外10余家公司推出231余款SiC MOSFET系列產品,擊穿電壓650V-1700V,單芯片導通電流最高達140A與上季度(120A)相比有很大的突破。國際上SiC MOSFET以Wolfspeed、ROHM和UnitedSiC為代表,共推出118款產品,占比51%。
業內生產SiC JFET的企業較少,Mouser上只有UnitedSiC在銷售SiC JFET產品,耐壓為650V和1200V兩種,最大電流85A。國外已經商業化的SiC晶體管器件性能如圖3所示。

圖3 國外已經商業化的SiC晶體管器件性能
據CSA Research統計,2020年Q2新增50款SiC MOSFET產品,主要由Infineon、Wolfspeed、Microchip / Microsemi、ON Semiconductor、四家公司生產,其中ON Semiconductor推出的新產品較多(15款)。

GaN電力電子:新增20款電流升至90A
國際上有5家公司推出50款左右GaN HEMT系列產品,與上季度相比增加了20款左右。擊穿電壓600V-900V,主要集中在600V和650V,導通電流最高90A,與上季度(60A)相比有所突破。GaN System推出的產品最多(21款),Transphorm的產品最高耐壓值達到900V,EPC的產品耐壓集中在300V以下。國外已經商業化的GaN電力電子器件性能情況如圖4所示。

圖4 國外已經商業化的GaN電力電子器件性能
據統計,2020年Q2新增20款GaN HEMT產品,是由3家廠商生產,分別為GaN Systems、Transphorm、Panasonic,電壓主要集中在650V。
二、市場價格情況
SiC SBD:產品價格與上季度持平
2020年Q2 SiC SBD產品的公開報價變化不大。據Mouser數據顯示,600V、650V和1200V的價格均值分別為4.19元/A、1.68元/A和4.11元/A。據CSA Research調研,實際成交價基本與上個季度持平。
與之前年份的數據相比,SiC SBD產品價格維持下降趨勢。650V的SiC SBD的2020年Q2的平均價格是1.68元/A,較2017年底下降了59%,與Si器件的價差在6倍左右。1200V的SiC SBD的平均價是4.11元/A,較2017年下降了37.25%,與Si器件的差距在5倍左右,價格優勢仍不明顯。SiC SBD價格情況如圖5、6所示。

圖5 2017年-2020年Q2 650V的 SiC SBD價格(元/A)
圖6 2017年-2020年Q2 1200V的 SiC SBD價格(元/A)
SiC MOSFET:中高壓產品價格大幅度下滑
2020年Q2 SiC MOSFET的產品價格在10元/A左右,耐壓650V 器件的平均價格為2.15元/A,900V器件的平均價格為2.01元/A,1200V器件平均價格為3.49元/A,與上季度相比均處于下降趨勢,分別下降了38.7%、71.6%、71.6%,而1700V 器件的平均價格處于上升趨勢,價格為7.66元/A,上升了24.3%。SiC MOSFET第2季度平均價格情況如圖7所示。

圖7 SiC MOSFET第2季度平均價格(元/A)
GaN HEMT:600V產品價格大幅回升
GaN HEMT目前在售600V-900V的產品平均價格為4.3元/A,與上季度相比增長17.1%,而400V及以下產品平均價格為1.73元/A,相較于上季度下降39.9%,其產品價格均低于9元/A,價格最高(8.23元/A)的產品是由GaN Systems廠商生產。GaN HEMT第2季度平均價格情況如圖8所示。

圖8 GaN HEMT第2季度平均價格(元/A)
近幾年統計結果表明,SiC MOSFET和GaN HEMT價格在正常區間內波動,但整體維持下滑趨勢,說明制造技術的提升和生產工藝的改進促進了成本的下降,但與同類的Si器件價格差距仍然較大,價格競爭優勢并不明顯。SiC MOSFET耐壓高達1700V,而GaN HEMT耐壓高達900V,在耐壓650V-900V區間GaN HEMT的平均價格(3.72元/A)是SiC MOSFET平均價格(2元/A)的1.8倍,預計隨著GaN HEMT質量穩定性的逐步改善將在該領域替代SiC MOSFET。SiC MOSFET、GaN HEMT和Si IGBT價格比較情況如圖9、10所示。

圖9 650V SiC MOSFET、GaN HEMT和Si IGBT價格比較(元/A)

圖10 1200V SiC MOSFET、GaN HEMT和Si IGBT價格比較(元/A)