简单观察|2020年化合物半导体材料行业专题报告( 五 ) 1、化合物半导体性能优势显著

GaN可集成外围驱动，减小整体体积：传统的硅器件是垂直结构，不能集成外围驱动；GaN功率器件是平面架构，可以集成外围驱动和控制电路，将IC体积做小，显著降低成本。
多款GaN充电器问世，产品趋势明显。 OPPO在去年11月成为全球首家推出GaN充电器的手机厂商，但其65W快充仅支持其自有的SuperVOOC快充协议，且接口为USB-A ，无法兼容大部分笔记本电脑，仅适合OPPO产品。目前已有多家充电器厂商推出了GaN充电产品。在今年CES2020展上， 30家厂商展出了66款GaN快充充电器，体积均小于传统充电器，且大部分产品均支持PD、QC等快充协议，配置USB-C接口。即将发布的RealmeX50Pro有望采用65WSuperDart超级闪充GaN充电器。 5G手机功耗的提高带来更强烈的快充需求， 65W、甚至100W以上充电器有望快速普及， GaN快充充电器有望成为市场主流。
SiC是一种新型半导体材料， SiC功率器件的研发自1970年代便已开始， 2001年英飞凌推出了第一款SiC器件——300V~600V(16A)的SiC肖特基二极管，随后， SiC功率器件开始了迅速的商业化发展， 2007年SiCJFET、BJT上市， 2011年首款1.2kVSiCMOSFET上市， 2015年SiCTrenchMOSFET开始导入市场， 2016及2017年， 3.3kV和6.4kVSiC功率MOSFET试样出现， SiC功率器件不断向更高压拓展。 2018年，特斯拉Model3首次采用SiC功率器件。伴随电动汽车的发展， SiC市场来到了一个新的快速发展的阶段。
SiC更适合高压功率器件应用，未来前景广阔。 SiC与传统的Si半导体相比，具有宽禁带（Si的3倍左右）、高击穿场强（Si的9倍以上）、高热导率（Si的2.5倍以上）、高工作温度（Si的2倍）、高电子迁移率（Si的2倍以上）的性能特征，在应用中具有电荷损失少、耐高压、高温高频性能好的特点，能够降低器件功耗、节约散热成本、小型化器件，并可用于大型高压设备。未来在汽车、工业、IT及消费电子等多个领域的应用中有替代Si基器件的潜力，未来前景广阔。
未来几年中，新能源汽车及充电桩将成为SiC功率半导体市场快速增长的主要驱动力量。
新能源汽车应用中， SiC功率半导体相比于Si基器件可实现轻量化和高效率。新能源汽车系统中，应用功率半导体的组件主要包括：DC/AC逆变器、DC/DC转换器、电机驱动器和车载充电器（OBC）。目前，电动汽车中的功率半导体器件主要为Si基器件，但新兴SiC功率器件在性能上更具优势。在DC/AC逆变器的设计中， SiC模组代替Si模组能够显著降低逆变器的重量和尺寸，同时做到节能，在相近的功率等级下， SiC模组逆变器重量可降低6kg ，尺寸可降低43% ，同时开关损耗降低75% 。在DC/DC转换器的设计中， SiC-MOSFET替代Si-IGBT能够提高输入、输出电压，并且可以提高开关频率（开关频率越高，输出电容和电感越小，从而节省电路板面积）和功率密度，实现组件的小型化。此外，根据AachenUniversity的数据，在相同的输入功率下，三相SiCDC/DC转换器的效率要平均高出对应的单相SiDC/DC转换器的效率1个百分点左右。