功率器件分三大類：Si、SiC、GaN。功率半導體器件目前主要基于三類材料：Si、SiC、GaN。Si功率器件是主流，最重要的原因在于成本。Si材料的擊穿電壓是三者中最低，而SiC和GaN屬寬禁帶半導體材料，具有更高的帶隙，更大的擊穿電壓。高擊穿電壓的特性讓SiC和GaN在大功率、超高電壓控制方面的應用更有前景。但是因為產業鏈協同發展的階段不同，與成熟的Si產業鏈相比，SiC和GaN無論是工藝水平還是供給規模都遠遠小于Si材料，造成SiC和GaN在成本上難以與Si產業競爭，只能在一些特定的、非成本優先的專用領域才有應用，大體而言，SiC和GaN器件多應用于高壓和高頻電路。從特性上分類，可以把功率器件分為可控和不可控，不可控的器件無法控制信號的通斷；可控器件又分為部分可控和完全可控。晶閘管屬于部分可控器件，MOSFET、IGBT、GJT則可以完全按照需要實現信號的控制。

功率器件分類

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MOSFET結構圖

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    功率器件核心在于通斷控制。功率器件的核心應用場景就是控制電路、信號等的通斷。但是因為電路場景錯綜復雜，電流、電壓范圍很廣，因此每種功率器件都有一定的適用范圍。BJT適用于較低電壓（<1kV）和電流（<500A）的應用場景，其阻抗低，成本低，但開關速度慢，較多應用于低頻電路的控制；MOSFET使用的電壓和電流（<200A）更低，但其開關速度在ns級別，多用于高頻電路；IGBT從電路結構上看，是MOSFET與GJT的結合，因此兼具有二者的特點，同時又有超越二者的性能。IGBT的電壓（>1kV）和電流（>500A）極限高，開關速度中等，但相對而言成本比另外兩者更高。

三類硅基功率器件性能對比

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    智研咨詢發布的《2020-2026年中國MOSFET器件行業市場發展調研及未來前景規劃報告》數據顯示：全球功率器件年復合增速將保持在3.56%，2018年的總市場規模為2070億元人民幣，預計在2022將達到2381億元。PMIC是功率器件最大的市場。IGBT則增速最快，增長率達7.62%，但當前市場份額僅為13.67%。

    MOSFET增速與全球功率器件增速接近，占據功率器件22%的市場份額，長期來看仍將保持重要地位。全球MOSFET市場規模在2018年為470.7億元人民幣，預計在2022年達到523.5億元。全球功率器件市場規模穩步增長，IGBT增速最快，MOSFET需求長期穩定。

2018-2022年全球功率器件分類規模（億元）

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2018年全球功率器件分類規模占比

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2022年全球功率器件分類規模占比

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    MOSFET需求廣泛，汽車電子極速啟航。功率MOSFET市場應用占比最多的行業包括：便攜設備、音頻設備、家電設備、汽車電子、計算存儲、工業控制、網絡通訊等，其中汽車電子和計算存儲是應用占比最大的兩個行業。車用MOSFET的市場增速（2016-2022年）預計維持在5.11%，是MOSFET應用中增長最快的細分領域。全球車用MOSFET的規模預計在2022年達到116億元人民幣，占MOSFET總體的比重為22.2%，是全球MOSFET增長的重要推動力。

2016-2022功率MoSFET細分應用市場規模預測(億元)

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    MOSFET行業中國市場排名前十的全是國外巨頭，國內廠商士蘭微排名最高，第十一名，市占率只有2%。《中國制造2025》要求，到2020年中國芯片自給率要達到40%，2025年要達到50%，目前距離這個比例還有很大空間，國內廠商迎來機遇。

中國大陸MOSFET競爭格局

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    SiC-MOSFET具能效優勢，可與IGBT競逐600-1200V市場。基于SiC材料的MOSFET在同一電壓下比Si基的IGBT具有更大的導通電流，即更低的導通電阻。

    同時SiC相比于Si材料具備等高的擊穿電壓，可以拓寬MOSFET的應用場景。IGBT的最主要問題是開關通斷時有損耗：當開關打開時，IGBT的導通電流會陡然增加然后回落至額定的通路電流，高出額定通路的那部分電流為開關導通帶來損耗。但SiC-MOSFET則具有更小的損耗；當開關關斷時，IGBT存在尾電流，即電流拖尾現象，帶來損耗。而SiC-MOSFET則只有很小的尾電流，具有很高的開關比。特別強調，電動車對于電池續航需求極其嚴苛，功率器件如果對能量轉化的效率不高導致累積的損耗過多，會影響電動車電池續航。而SiC-MOSFET具有低損耗的能效優勢。

SiC-MOSFET與Si-IGBT特性比對

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Si-IGBT與SiC-MOSFET的導通損耗

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Si-IGBT與SiC-MOSFET的關斷損耗

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