SiC与GaN：功率半导体百年变局，2030年市场将破百亿美元

随着电源管理成为车辆电动化、人工智能(AI)数据中心等新兴电子应用中的关键基础技术，碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)等宽禁带化合物半导体正引发前所未有的产业动态与投资热潮。

本文将聚焦近年来塑造SiC与GaN市场版图的关键事件与趋势，涵盖IDM、fabless与代工厂(foundry)的策略变化。针对GaN技术，本文仅讨论功率组件应用，不包含射频(RF)领域。

SiC市场：电动车仍是核心增长引擎

根据Yole Group分析，功率SiC组件市场的增长动能仍高度集中于汽车应用，尤其是纯电动车(BEV)所使用的主驱逆变器(图1)。

图1：功率SiC组件市场预测。(来源：Yole Group)

近年推升SiC市场的重要技术趋势之一，是800V高压电动车快速充电架构的加速导入。即便2024至2025年全球电动车市场增长动能暂时放缓，Yole仍预期功率SiC市场在未来五年内将达到100亿美元规模，显示出长期结构性需求依旧强劲。

产业实际动向亦印证此一预测。电动车充电效率正快速成为车厂的关键竞争指标。2025年3月，中国电动车龙头比亚迪推出超级e平台(Super e-Platform)，将充电功率推升至1MW，仅需5分钟即可补充400公里(250英里)的续航里程。值得注意的是，比亚迪通过自有半导体部门，采取垂直整合模式自行开发与制造SiC组件，展现了IDM策略在电动车供应链中的价值。

尽管长期趋势向上，2025年中期的SiC市场仍受到两股逆风冲击：一是全球电动车需求短期放缓，二是来自中国SiC组件制造商的价格与产能竞争加剧。

这样的压力已直接反映在供应链结构上。美国SiC晶圆大厂Wolfspeed于2025年6月申请破产保护，导致其重要客户瑞萨电子(Renesas)选择退出SiC市场。同样地，日本SiC厂商JS Foundry也于7月申请破产。至2025年9月，Wolfspeed已完成破产重组，目前正在进行重组，显示出行业正在进行深度洗牌。

200mm SiC

从制程角度来看，全球SiC产业正处于由150mm (6英寸)向200mm (8英寸)晶圆转换的关键时期。

例如，Wolfspeed于2025年9月宣布推出200mm SiC晶圆；英飞凌科技(Infineon Technologies)则于2025年第一季，从奥地利菲拉赫(Villach)晶圆厂向客户交付首批200mm SiC产品，同时其马来西亚居林(Kulim)厂的转型亦按计划推进中。

2025年10月，三菱电机(Mitsubishi Electric)完成了日本熊本菊池市(Kikuchi, Kumamoto Prefecture)全新8英寸SiC厂建设。博世(Bosch)则在多个地点布局200mm SiC，其中包括2023年收购位于美国加州Roseville的前TSI Semiconductors厂区。这一波200mm晶圆发展的趋势，已成为SiC产业竞争力的分水岭。

SiC市场新入局者

SiC在新能源与高功率应用中的战略价值，加上各国对地缘政治风险与供应链安全的高度关切，正促使更多国家通过创业投资或政府补贴计划切入SiC产业。

印度在此波浪潮中尤为积极。2025年10月，印度Fabless厂LTSCT与Hon Young Semiconductor(HYS)宣布建立长期合作，在台湾地区共同开发高压 SiC晶圆。另一家印度厂商SiCSem于2025年11月在奥里萨邦动工，建设该国首个端到端SiC制造厂

其他地区亦动作频频：新加坡科技研究局(A*STAR)于2025年5月启动工业级200mm SiC开放式研发线。韩国EYEQ Lab于2025年9月完成该国首座8英寸SiC功率半导体量产设施。

此外，在欧洲方面，成立于2017年的苏格兰代工厂Clas-SiC亦成为区域新势力。

SiC组件架构：制程与组件快速演进

除了晶圆尺寸，SiC技术本身仍持续在组件架构层面演进(图2)。例如，博世采用专为车用环境设计的“双通道沟槽栅极技术”(dual-channel trench-gate)。纳微半导体(Navitas Semiconductor)则发展其GeneSiC「沟槽辅助平面式」(trench-assisted planar) SiC MOSFET技术。

图2：不同 SiC MOSFET技术(双沟槽、非对称沟槽、传统平面、沟槽辅助平面)的单元间距横截面示意图。(来源：Navitas Semiconductor)

这些架构差异直接影响导通电阻、开关损耗与可靠度，亦是车用SiC组件差异化竞争的核心。

GaN市场：消费应用为主力，车用与数据中心接棒

转向GaN功率组件市场来看，Yole Group指出，现阶段增长动能仍主要来移动充电器等消费电子产品(图3)。

图3：功率GaN组件市场预测。(来源：Yole Group)

近期的趋势包括充电器功率密度提升至300W，以及家用电器电源和电机驱动器对高效率与小型化的需求上升。而在消费市场之外，GaN在汽车与数据中心的导入正逐步扩大，预计到2030年，全球功率GaN组件市场将突破25亿美元。

根据TrendForce的数据，2024年全球GaN功率组件市占排名分别为：英诺赛科(Innoscience，占29.9%)、Navitas(16.5%)、EPC(12.4%)、英飞凌(10.3%)以及Power Integrations约9.8%。

Yole分析指出，功率GaN产业正逐步回归IDM垂直整合模式，涵盖设计、制造与销售全流程，与过去以fabless +纯代工为主的生态形成对比。

尽管IDM模式兴起，晶圆代工仍扮演关键角色。台积电(TSMC)近期退出GaN市场(部分原因可能是来自中国厂商的竞争)，反而促使其他代工厂加大氮化镓业务投入，以期抢占更大的市场份额。

最具代表性的案例为GlobalFoundries于2025年11月与台积电签署650V与800V GaN技术授权协议，该技术将在其美国佛蒙特州Burlington的工厂完成认证并导入量产。

在数据中心应用方面，市场普遍看好由Nvidia主导的800V直流配电架构转型，将成为GaN功率组件的重要增长引擎。

目前已获Nvidia认可的GaN供货商包括英飞凌、英诺赛科与Power Integrations，显示出高电压GaN组件已逐步进入数据中心供应链。

300mm GaN：迈向12英寸制造时代

如同SiC一样，GaN功率组件也正迈向更大尺寸晶圆，不过其目标直接跳至300mm (12英寸)。

英飞凌于2025年7月宣布，其300mm GaN制造技术进展顺利，并于2025年第四季出样。2025年10月，Imec启动了其300mm GaN开放式创新计划，合作伙伴包括Aixtron、GlobalFoundries、KLA、Synopsys与Veeco。

初步成果显示，Imec已经在由美国Qromis公司开发的信越化学300毫米QST基板上实现超过650V的击穿电压，验证了12英寸GaN制程的可行性。

近期GaN交易：IDM与代工交错布局

2025年以来，多项涉及IDM与多晶圆厂的交易持续重塑GaN产业结构。2025年3月，意法半导体(ST)与Innoscience签署了GaN技术开发与制造协议，让Innoscience得以使用ST位于中国以外的前端制造能力，而ST则可借助Innoscience在中国的前端制造能力。

2025年4月，美资晶圆代工厂Polar Semiconductor与瑞萨电子(Renesas)达成战略合作，授权其GaN-on-Si耗尽型(d-mode)技术。依据协议，Polar将在其位于美国明尼苏达州的200mm晶圆厂，为瑞萨电子及其他客户生产650V级的GaN-on-Si功率组件。

而在9月，比利时代工厂X-FAB亦宣布扩充其GaN代工服务版图，将GaN-on-Si耗尽型组件纳入XG035制程平台之中。相关制造服务由该公司位于德国德累斯顿的8英寸晶圆厂提供。

同年10月与11月，随着台积电正式宣布退出GaN市场，原本依赖台积电产能的Fabless厂开始重新布局代工伙伴关系。Cambridge GaN Devices(CGD)与Navitas先后宣布与GlobalFoundries展开合作，而GlobalFoundries此前已取得台积电650V与800V GaN技术授权。这一连串合作，不仅反映出台积电退场所引发的产业连锁反应，也显现出CGD与Navitas × GlobalFoundries (2025年10–11月)正在接替原本的TSMC代工关系。

GaN新入局者

如同SiC一样，GaN市场亦深受地缘政治与半导体自主化政策影响。在这一波“芯片大战”的影响中，最具代表性的就是荷兰公司安世半导体(Nexperia)。该公司为中国闻泰科技(Wingtech Technology)的子公司，由中国政府部分持股。

2025年10月荷兰政府以安全为由接管Nexperia，中国随后禁止其出口在中国封装的产品，导致多家欧盟车企出现芯片短缺。至2025年11月，荷兰政府暂停相关接管行动，但事件已凸显了供应链高度政治化的现实。

与此同时，全球市场上也出现多个新入局者与研发投资案例，显示出企业与政府正积极布局GaN半导体技术。印度的Agnit Semiconductors成为该国首家专注于GaN的IDM初创公司，旨在推动功率GaN技术的研发与量产能力；新加坡则通过国家氮化镓半导体转换与创新中心(National Semiconductor Translation and Innovation Centre for Gallium Nitride)，与A*STAR合作建立开放研发平台，加速垂直整合型GaN技术的创新与商用化。

vGaN：垂直GaN架构

功率GaN组件的另一个关键趋势，是垂直架构的兴起。例如，安森美(onsemi)于2025年10月推出基于GaN-on-GaN制程的垂直GaN (vGaN)高压功率组件(图4)

图4：安森美垂直GaN组件截面示意图。(来源：onsemi)

相较于多数构建于硅或蓝宝石衬底上的平面GaN，vGaN让电流垂直穿越芯片本体，带来更高功率密度、更好的热稳定度与极端条件下的可靠性。onsemi在美国纽约Syracuse的晶圆厂开发并制造的vGaN采用GaN-on-GaN技术，允许电流垂直穿越芯片本体，而非仅沿表面流动。这种垂直架构不仅提供更高的功率密度，还能显著提升热稳定性，并在极端操作条件下保持稳定性能。

2025年10月，从美国麻省理工学院(MIT)独立而出的初创公司Vertical Semiconductor宣布完成1100万美元的种子轮融资，以加速vGaN晶体管的研发进程。

SiC与GaN正处于多重动态的中心。位于绿色转型、AI 革命以及地缘政治紧张等全球重大趋势与事件的交叉路口，这些宽禁带化合物半导体无疑将继续在功率电子产业中扮演关键角色。

来源：EDN电子技术设计

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