矢野经济研究所对全球宽带隙半导体单晶市场进行了调查，展示了各细分领域的发展趋势和企业动向以及未来的发展前景。作为Si（硅）的替代材料，宽带隙半导体单晶的应用领域主要以功率半导体元件为中心，市场规模将逐年扩大。预计全球市场将随着功率元件采用的发展而不断扩大，到2030年，宽带隙半导体单晶市场规模（按制造商出货金额计算）预计将达到3176.12亿日元。
图片出自矢野经济研究所于2023年8月28日发布的《宽带隙半导体单晶全球市场调查（2023年）》。
各材料类别的市场规模如下，SiC（碳化硅）为3073.48亿日元，GaN（氮化镓）为52.80亿日元，Ga₂O₃（氧化镓）为30.56亿日元，AlN（氮化铝）为13.50亿日元，金刚石为5.78亿日元。从材料组成占比来看，SiC占总体的96.8％，预计在量产普及阶段，SiC材料与其他材料之间的差异将更加明显。
在SiC晶圆尺寸方面，直径为6英寸的晶圆占据市场的大部分份额，8英寸晶圆的推出时机也逐渐明朗。包括供应链上下游企业在内的合作以及相关企业都在不断增加，宽带隙半导体单晶材料之间的竞争愈加激烈，新材料的未来将在性能和成本的竞争中决出胜负。
估计2022年的全球宽带隙半导体单晶的市场规模（按制造商出货金额计算）为182.71亿日元，而2023年为上年的147.1％，达到268.85亿日元。
从2023年各材料的市场规模来看，预计SiC为202.93亿日元（占比75.5％），GaN为46.47亿日元（占比17.3％），Ga₂O₃为5.31亿日元（占比2.0％），AlN为10.80亿日元（占比4.0％），金刚石为3.35亿日元（占比1.2％）。被众多工艺所采用的SiC 预计将占市场整体的四分之三。
从不同材料的发展趋势来看，SiC正处于全面增长阶段，市场规模将在2025年后迅速增长，特别是车载应用领域的正式采用将成为快速增长的关键。
GaN目前主要应用于LED和LD等照明设备，但在功率元件和高频应用方面具有出色的特性，有望解决此前的大口径化和大量供应的课题，即将迎来GaN-on-GaN元件发展的时机。
与SiC元件相比，Ga₂O₃在成本和性能等方面都具有很大的潜力，相关企业也在不断增加。尽管Ga₂O₃的研发时间较短，但随着成果被接连不断的发表，虽然是后起之秀，但它在功率元件市场的发展势头却日益强劲。
AlN作为深紫外线LED的单晶材料，因为新冠疫情的原因获得了一定的稳定需求。不过，采用蓝宝石基板的深紫外线LED的性能正在不断提高，因此如何将AlN基板在其他领域也能发挥其优势已成为一个课题。
金刚石的市场规模正呈现出快速增长的趋势。日本国内单晶制造商通过IPO（首次公开募股）筹集资金来提高产能，同时大学等研究机构也正在开发世界上性能最高的元件。
一个值得关注的话题是，今年日本奥比睿（Orbray）公司即将开始供应直径为2英寸的金刚石晶圆。此外，日本OOKUMA DIAMOND DEVICE公司也正在为量产使用金刚石的电子元件做准备。
此外，为了进一步扩大作为新一代半导体材料的晶圆的市场规模，具有出色物质特性的金刚石必须安装在其他材料无法满足的利基市场中的极具附加价值的高需求的元件上。
此项调查中的宽带隙半导体单晶是指带隙大于SiC的半导体（化合物半导体）单晶。对象包括作为功率半导体等新一代材料被寄予厚望的SiC、GaN、Ga₂O₃、AlN和金刚石。但SiC中不包括用于高频设备和LED的单晶。此外，金刚石在面向半导体的晶圆领域，不仅仅包括单晶材料，对多晶材料也在进行开发探索，也包括多晶材料（晶圆）。
矢野经济研究所此次发布的内容为《2023年版宽带隙半导体单晶市场现状与展望/通往碳中和之路》的摘编。该报告共116页，售价198000日元（含税）。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
