北美 SiC 功率半導體市場規模、份額和趨勢分析報告 – 產業概況和 2032 年預測

SiC功率半導體市場規模

• 2024 年北美 SiC 功率半導體市場規模為32.5 億美元，預計到 2032 年將達到 209.4 億美元，預測期內 複合年增長率為 26.20%。
• 市場成長主要得益於電動車 (EV)、再生能源系統和工業應用對節能、高性能電力電子產品日益增長的需求，因為各行各業都優先考慮降低能源損失和提高營運效率
• 此外，SiC材料品質、晶圓生產和裝置性能的持續技術進步使得SiC功率半導體能夠得到更廣泛的應用，製造商利用這些創新來滿足嚴格的性能、耐用性和小型化要求，從而顯著促進市場的成長

SiC功率半導體市場分析

• SiC 功率半導體具有卓越的能源效率、高熱導率和增強的開關性能，與傳統的矽基元件相比，它們能夠在更高的電壓、頻率和溫度下運行，因此正在成為電動車、再生能源系統、工業馬達驅動器和下一代電力基礎設施的關鍵部件
• SiC 功率半導體需求的不斷增長，主要源於電動車的快速普及、清潔能源解決方案的持續部署，以及業界對緊湊型高性能電力電子裝置日益增長的需求，這些裝置可減少能量損失並提高整體系統效率
• 2024 年，美國將以 80.5% 的市場份額佔據 SiC 功率半導體市場的主導地位，這得益於該國先進的電動車 (EV) 生產生態系統、廣泛的可再生能源部署以及領先半導體製造商的強大影響力
• 由於墨西哥汽車製造業基礎不斷增長，加上對電動車生產和出口能力的日益關注，預計墨西哥將成為預測期內 SiC 功率半導體市場成長最快的地區
• 2024年，SiC外延片佔據市場主導地位，市佔率達67.8%，這得益於其在確保製造先進SiC功率元件所需的高品質、無瑕疵基板方面發揮的關鍵作用。外延片具有優異的電氣性能，包括更高的擊穿電壓和更低的導通電阻，使其成為要求高效率和可靠性的汽車、能源和工業應用不可或缺的材料。

報告範圍和 SiC 功率半導體市場細分  

SiC功率半導體市場趨勢

“電動車的普及率不斷提高”

• 北美 SiC 功率半導體市場的一個重要且加速發展的趨勢是，SiC 基底元件正廣泛整合到電動車 (EV) 中，包括牽引逆變器、DC-DC 轉換器和車載充電器。 SiC 技術相較於傳統矽基元件，具有更卓越的效率、熱性能和功率密度，從而能夠實現更快的充電速度、更輕的動力系統和更長的續航里程，這推動了 SiC 功率半導體的廣泛應用。
• 例如，特斯拉、福特和通用汽車等公司已將 SiC 逆變器納入其電動車平台，以提高傳動系統效率並減輕系統整體重量。 SiC 供應商 Wolfspeed 與北美主要汽車製造商簽訂了長期供應協議，進一步強化了這一趨勢。
• SiC 功率元件的高頻開關功能有助於縮小被動元件尺寸，從而實現緊湊輕巧的系統設計
• 這在電動車應用中尤其有益，因為空間、重量和能源效率是關鍵的設計考量
• 在美國和加拿大聯邦政府和州政府的激勵措施的推動下，電動車大規模生產正在推動汽車製造商和零件供應商優先考慮 SiC 技術，以滿足性能需求和監管效率目標
• 因此，電動車相關需求正在成為該地區 SiC 功率半導體的主要成長引擎

SiC功率半導體市場動態

司機

“再生能源的不斷進步”

• 北美再生能源基礎設施的快速擴張，尤其是太陽能光電和風能，是推動 SiC 功率半導體需求的主要驅動力。由於 SiC 功率半導體能夠最大限度地減少能量損失，並在高壓高溫條件下可靠運行，因此越來越多地應用於高效能太陽能逆變器、智慧電網介面和儲能係統。
• 例如，2024年2月，英飛凌科技宣布與北美再生能源開發商合作，擴展其CoolSiC產品組合。新的基於SiC的解決方案旨在提高逆變器效率，並減少大型太陽能和風能裝置的能源損耗，從而支持該地區向清潔能源的轉型。
• SiC 更快的開關速度和更高的擊穿電壓，使住宅和公用事業規模的太陽能應用能夠實現更緊湊、更有效率的逆變器設計。在風能領域，SiC 裝置正用於轉換器中，以提高效率並降低冷卻需求。
• 電網現代化和分散式再生能源整合的日益增長的需求也推動了 SiC 在電網級應用中的採用
• 公用事業和能源公司越來越多地尋求能夠以更高可靠性處理波動負載的電力設備，而 SiC 半導體透過提高關鍵能源基礎設施的性能和彈性來滿足這一需求

克制/挑戰

“初始成本高”

• 儘管 SiC 功率半導體性能優勢顯著，但其製造成本和材料成本遠高於傳統的矽基裝置，這嚴重限制了其更廣泛的應用。 SiC 襯底的生產成本更高，加工時間更長，且涉及複雜的製造步驟，導致最終產品成本更高。
• 例如，Wolfspeed 在其 2024 年第一季財報電話會議上報告稱，生產 SiC 晶圓的成本仍然比傳統矽晶圓高出近五倍，只有隨著 8 英寸晶圓產量的增加和規模經濟的改善，才能實現大規模的成本降低
• 這種成本差異可能會阻礙成本敏感型應用（例如基礎電源、低階電動車或預算緊張的工業系統）的採用。雖然高端市場願意投資 SiC 以提高效率，但許多中階和新興市場參與者仍依賴矽替代品來控制資本支出。
• 儘管由於產量增加、向更大晶圓尺寸（6 英寸及以上）的轉變以及英飛凌和 Wolfspeed 等公司對垂直整合的投資，成本差距正在縮小，但價格敏感性仍然是一個障礙
• 應對這項挑戰需要規模效率以及製造流程和封裝技術的持續創新，以降低單位成本，同時不影響效能

SiC功率半導體市場範圍

市場根據類型、電壓範圍、晶圓尺寸、晶圓類型、應用和垂直進行細分。

• 依類型

根據類型，北美碳化矽功率半導體市場細分為MOSFET、混合模組、肖特基勢壘二極體 (SBD)、絕緣柵雙極電晶體 (IGBT)、雙極接面電晶體 (BJT)、PIN二極體、結型場效電晶體 (JFET) 等。預計MOSFET領域將在2024年佔據市場主導地位，佔據最大收入份額，這得益於其與矽基替代品相比卓越的開關性能、高效率以及在高溫下工作的能力。電動車 (EV) 和再生能源等行業強烈青睞碳化矽 MOSFET，因為它們能夠降低系統損耗、實現緊湊的系統設計並降低冷卻需求。汽車和工業領域對節能電力電子產品的日益增長的需求進一步增強了對碳化矽 MOSFET 的需求。

預計混合模組市場將在2025年至2032年期間實現最快的成長，這得益於整合式高效能模組的日益普及。這些模組整合了各種SiC元件，可提供更高的效率、熱性能和可靠性。這些模組尤其適用於電動車牽引系統、再生能源基礎設施和智慧電網等高壓應用，因為緊湊性、耐用性和運作效率對這些應用至關重要。

• 按電壓範圍

根據電壓範圍，市場細分為 301-900 V、901-1700 V 和 1701 V 以上。 901-1700 V 電壓段在 2024 年佔據了最大的收入份額，這主要歸功於其在電動車、工業馬達驅動和高功率再生能源系統中的廣泛應用。此電壓範圍在功率處理能力和效率之間實現了最佳平衡，使其成為尋求優化性能同時保持可控設計複雜性的製造商的首選。

預計2025年至2032年間，1701 V及以上電壓段將實現最快成長，這得益於重工業應用、高壓電網和軌道運輸系統需求的成長。此電壓等級的SiC元件擁有卓越的擊穿強度和熱彈性，使其能夠應用於傳統矽元件往往無法勝任的高應力環境。

• 依晶圓尺寸

根據晶圓尺寸，市場細分為 6 吋、4 吋、2 吋和 6 吋以上。 6 吋晶圓市場在 2024 年佔據了最大的收入份額，這得益於其量產的成熟度，以及透過提高單晶圓元件良率在降低製造成本方面所發揮的作用。向 6 吋晶圓的轉變得益於擴大產量和降低 SiC 組件單價的努力，尤其是在汽車和工業電力電子領域。

預計在預測期內，6吋以上晶圓市場將經歷最快的成長，這得益於業界對更大晶圓技術的投資，旨在進一步提高生產效率並滿足對高性能SiC元件日益增長的需求。更大的晶圓能夠實現更大的規模經濟效益，有助於提高SiC半導體在電動車和再生能源等高成長市場中的可承受性和普及性。

• 依晶圓類型

碳化矽外延片市場細分為碳化矽外延片和空白碳化矽外延片。碳化矽外延片在2024年佔據市場主導地位，收入份額最高，達到67.8%，這得益於其在確保製造先進碳化矽功率裝置所必需的高品質、無缺陷基板方面發揮的關鍵作用。外延片具有優異的電氣性能，包括更高的擊穿電壓和更低的導通電阻，使其成為要求高效率和高可靠性的汽車、能源和工業應用不可或缺的材料。

隨著晶圓生產技術的不斷進步，材料品質和成本效率的提升，預計空白碳化矽晶圓市場將在2025年至2032年期間實現最快成長。這些晶圓構成了研究和商業裝置製造的基礎基板，在原型設計和下一代裝置開發中的應用日益廣泛。

• 按應用

根據應用領域，市場細分為電動車 (EV)、光伏、電源、工業馬達驅動器、電動車充電基礎設施、射頻設備等。受汽車電氣化轉型加速以及對高效輕量化動力總成解決方案日益增長的需求推動，電動車 (EV) 領域在 2024 年佔據了市場收入份額的主導地位。 SiC 裝置因其能夠延長續航里程、減少能量損耗並實現快速充電而備受追捧，這與北美汽車行業對永續旅行的關注相契合。

到2032年，電動車充電基礎設施領域預計將呈現最快的成長勢頭，這得益於快速充電網路投資的不斷增加，以及對高效電力電子元件的需求，以支持電動車的廣泛普及。碳化矽功率半導體可提高充電站的性能和可靠性，實現更高的電壓運行和更快的能量傳輸，這對於滿足消費者對電動車充電便利性的期望至關重要。

• 按垂直

北美 SiC 功率半導體市場按垂直領域細分，包括汽車、公用事業和能源、工業、交通運輸、IT 和電信、消費性電子、航空航太和國防、商業及其他。由於電動車產量的成長以及製造商對節能高性能動力系統的關注，汽車領域在 2024 年獲得了最大的收入份額。 SiC 技術在減輕系統重量、提高能量轉換效率和支援先進車輛電氣化方面發揮關鍵作用，並因此在該垂直領域佔據主導地位。

預計公用事業和能源領域將在2025年至2032年間以最快的速度成長，這得益於再生能源系統、智慧電網和儲能解決方案的持續部署。碳化矽元件能夠實現更高效的電力轉換和傳輸，這對於實現電網穩定、最大限度地減少能源損失以及支持北美向清潔能源目標轉型至關重要。

SiC功率半導體市場區域分析

• 美國在 SiC 功率半導體市場佔據主導地位，2024 年其收入份額最高，為 80.5%，這得益於該國先進的電動車 (EV) 生產生態系統、廣泛的可再生能源部署以及領先半導體製造商的強大影響力
• 電動車、智慧電網和工業馬達驅動器對節能電力電子產品的高需求持續推動全國市場的成長
• 政府支持國內晶片生產和碳減排目標的激勵措施進一步擴大了對 SiC 技術的投資，鞏固了美國作為下一代功率半導體關鍵成長中心的地位

加拿大碳化矽功率半導體市場洞察

預計2025年至2032年，加拿大SiC功率半導體市場將穩定成長，這得益於交通運輸和能源領域日益增加的電氣化措施。加拿大致力於清潔能源擴張，並增加對電動車充電基礎設施和智慧電網現代化的投資，這些舉措正在推動高性能SiC裝置的需求。加拿大對減少碳排放的重視，加上對工業能源效率日益增長的關注，為SiC基電力電子技術的更廣泛應用創造了有利條件。

墨西哥SiC功率半導體市場洞察

預計在2025年至2032年的預測期內，墨西哥將在北美SiC功率半導體市場中實現最快的複合年增長率。該國不斷增長的汽車製造業基礎，加上對電動車生產和出口能力的日益重視，將顯著推動對SiC元件的需求。墨西哥在北美供應鏈中的戰略位置以及政府吸引半導體投資的激勵措施，正在加速市場發展。墨西哥不斷增加工業能源效率提升和電力基礎設施現代化的力度，進一步支持了SiC功率半導體在墨西哥全國的廣泛應用。

SiC功率半導體市場份額

SiC 功率半導體產業主要由知名公司主導，包括：

• WOLFSPEED, INC.（美國）
• 意法半導體（瑞士）
• 羅姆株式會社（日本）
• 富士電機株式會社（日本）
• 三菱電機株式會社（日本）
• 德州儀器公司（美國）
• 英飛凌科技股份公司（德國）
• 賽米控丹佛斯（德國）
• 瑞薩電子株式會社（日本）
• 東芝電子元件及儲存裝置株式會社（日本）
• 微晶片科技公司（美國）
• 半導體元件工業有限責任公司（美國）
• 恩智浦半導體（荷蘭）
• UnitedSiC（美國）
• SemiQ Inc.（美國）
• Littelfuse, Inc.（美國）
• Allegro MicroSystems, Inc.（美國）
• 日立功率半導體裝置有限公司（日本）
• GeneSiC半導體公司（美國）

北美SiC功率半導體市場最新發展

• 2022年12月，義法半導體與Soitec宣布了雙方在碳化矽(SiC)基板領域合作的下一階段，意法半導體計畫在未來18個月內完成Soitec SiC基板技術的認證。此次合作旨在將Soitec的SmartSiC技術應用於意法半導體未來的200毫米襯底製造，以支援其裝置和模組製造。預計中期將實現量產，這可能會提振意法半導體的財務狀況，並促進北美SiC功率半導體市場的成長。
• 2022年7月，賽米控丹佛斯與羅姆半導體公司在長達十年的合作後，進一步深化了雙方的合作夥伴關係，羅姆最新的第四代SiC MOSFET已通過賽米控eMPack汽車應用模組的認證。此次合作滿足了全球客戶的需求，提升了雙方的財務狀況，並對北美SiC功率半導體市場產生了正面影響。
• 2022年8月，東芝公司推出了第三代650V和1200V碳化矽MOSFET，使工業設備的開關損耗降低了20%。這項創新旨在提高工業設備的效率和性能。

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