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随着5G基础设施推动GaN射频发展,用于快速充电器的氮化镓与碳化硅加快进入电力电子市场
  发布时间:2021-01-05   

市场研究和战略咨询公司Yole Développement表示,其关于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)应用的 "化合物半导体季度市场监测 "在2020年第四季度进行了演变,加入了两个新模块。

- 模块一: 用于电力电子应用的氮化镓和碳化硅;以及

- 模块二:射频电子应用的GaAs和GaN。

该公司将各行业的市场动态列举如下。

电力电子:

- 功率SiC--尽管受到新冠流行的短期影响,但SiC器件市场收入仍在持续增长,预计到2025年将超过30亿美元。电动汽车和混合动力汽车(EV/HEV)仍然是SiC器件的杀手级应用。Yole估计,尽管2020年上半年全球因COVID-19爆发而放缓,但近期SiC解决方案的设计胜算倍增,2019-2020年期间市场前景光明。

- 功率GaN--Yole预计2025年GaN业务将超过6.8亿美元。2019年底,Oppo的盒内快充采用了GaN高电子移动性晶体管(HEMT),促进了这种宽带隙材料的渗透率。Yole表示,然而GaN才刚刚开始进军终端消费大众市场,在那里它将达到量产。

射频:

- GaN射频--Yole估计,GaN射频器件市场正以12%的复合年增长率(CAGR)上升,从2019年到2025年超过20亿美元。这将受到电信和国防应用的推动,但用于军事用途的GaN射频器件预计将快速增长,到2025年将超过10亿美元。然而,GaN射频业务不仅取决于OEM技术选择,还取决于地缘政治背景。

- 砷化镓射频--Yole认为,受5G和Wi-Fi 6手机应用需求上升的推动,射频砷化镓模的市场将从2019年的约28亿美元上升到2025年的36亿美元以上。

5G电信基础设施:GaN的崛起

"在动态的5G基础设施市场中,人们在不断竞相寻找更高效的天线类型,"Yole公司技术与市场分析师Compound Semiconductor Monitors Ahmed Ben Slimane博士指出。"从RRH[远程无线电头]到AAS[有源天线系统]的切换技术将使射频前端从低数量的高功率射频线转变为大量的低功率射频线。"

同时,在6GHz以下和毫米(mm)波体系中部署更高的频率,促使OEM厂商寻找带宽更大、效率更高、热管理更好的新天线技术平台。在此背景下,GaN技术已成为硅基LDMOS和GaAs在射频功率应用中的严重竞争者,表现出持续的性能和可靠性改进,可能导致系统级成本降低。继渗透到4G LTE电信基础设施市场后,硅基GaN有望在5G亚-6GHz RRH实现中保持其强势地位。然而,在5G sub-6GHz AAS的新兴领域--大规模MIMO部署中,GaN和LDMOS之间的竞争仍在继续。高性价比的LDMOS技术在6GHz以下的高频性能方面进行了显著的进步,而GaN-on-SiC则提供了显著的带宽、功率附加效率(PAE)和功率输出。

砷化镓,关键领域

手机市场是GaAs器件的大驱动力,每部手机的功率放大器(PA)含量不断增加。一般来说,4G LTE手机需要跨越多个频段,每部手机的PA数量越来越多。5G对PA的需求量比4G至少多出2倍。再加上对线性度和功率的严格要求,使得GaAs成为射频前端模块(FEM)中PA的首选材料。即使CMOS的单位芯片成本较低,但在模块和性能方面,CMOS不一定会比GaAs有优势。

"对于移动连接,Wi-Fi 6在2019年开始进入市场,"化合物半导体与新兴材料技术与市场分析师Poshun Chiu说。"一些OEM厂商推出了带有Wi-Fi 6的新手机:三星的Galaxy S10在2019年第一季度,苹果的iPhone 11在2019年第三季度,而在2020年第一季度,小米是第一家拥有Wi-Fi 6的中国手机公司,"他补充道。"与传统解决方案相比,GaAs解决方案由于其线性和高功率输出而变得非常有趣,"他补充道。

功率SiC器件的繁荣得益于汽车应用

自SiC二极管首次商业化以来,功率SiC器件市场一直由电源应用驱动。尽管如此,继2018年SiC在特斯拉的主逆变器中得到显著应用后,汽车领域正在成为杀手级应用。此后,来自不同汽车制造商的SiC方案设计中标公告成倍增加。2020年,比亚迪也在其高端车型上采用了基于SiC的主逆变器方案。其他汽车制造商,如奥迪、大众和现代,预计将在其下一代车型中采用SiC。在蓬勃发展的SiC电源市场中,汽车领域无疑是最主要的驱动力,因此将在2025年占据总器件市场份额的60%以上。

"然而,在全球COVID-19爆发后,几乎所有的汽车OEM厂商都不得不停产,供应链也面临着巨大的干扰。"Yole的化合物半导体团队首席分析师Ezgi Dogmus博士指出。"在这种情况下,我们预计2020年功率SiC市场的同比(Y-o-Y)增速将放缓至7%,2020年第1/2020年和第2/2020年第2季度将受到重大影响,"他总结道。

标签:GaN射频SiC GaN射频SiC电力电子

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文章来源:Semiconductor Today

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