需求端:MOSFET管采購量放大
新能源汽車(chē)、充電樁變頻器、白家電變頻器消費起量,讓中高端MOSFET管需求持續火爆;
Intel新一代處理器架構取消FIVR,主板重新重視供電相數,新構架CPU供電系統從4相重回10相左右,每相一般包括一個(gè)電感線(xiàn)圈(CHOKE)、兩個(gè)MOSFET(上橋、下橋作用、面積、通電時(shí)間不相同)和一個(gè)(或多個(gè))電容構成,致(中低壓)MOSFET管用量倍增,PC占中低壓MOSFET約40%的用量;
NVIDIA、超威顯卡發(fā)力,支持VR/AR,內建USB 3.1 Gen 2或PCIe 3.0等高速數據傳輸接口,支持超高畫(huà)質(zhì)面板,要求電池續航力要延長(cháng),單一系統內建MOSFET數量大幅增加,與上一代平臺相較增加1~2成;
USB Type-C在PC、平板和手機上開(kāi)始普及,電源開(kāi)關(guān)頻率高,需求功率MOSFET管提供過(guò)壓及小功率電路保護。
供應端:原廠(chǎng)轉單,產(chǎn)能抑制
英飛凌、TI等大型原廠(chǎng)已將MOSFET主力轉向汽車(chē)或工業(yè)用中高壓市場(chǎng),產(chǎn)能也都移轉生產(chǎn)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、超接面(Super Junction)等新產(chǎn)品;2013年占中低壓40%的MOSFET大廠(chǎng)瑞薩宣布退出該市場(chǎng)。相當于臺灣前三大MOSFET廠(chǎng)尼克森、大中及富鼎一年的總出貨量;
指紋IC和CIS、PMIC擠壓8寸晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能,能提供給MOSFET管的產(chǎn)能有限,上游硅晶圓wafer搶手,供應商無(wú)法大動(dòng)作擴大投片量;
中低壓由于下游應用下滑以及價(jià)格下降,毛利率常年維持在20%以下(瑞薩退出前),國際大廠(chǎng)中低壓MOSFET產(chǎn)能有限,并無(wú)擴廠(chǎng)計劃。
對于功率MOSFET而言,市場(chǎng)規模為60億美元左右,只有營(yíng)收穩定在10億元以上才有可能通過(guò)自建8寸產(chǎn)線(xiàn)盈利,因此除了英飛凌等歐美大廠(chǎng),臺灣與中國大陸大部分功率MOSFET器件Fabless都在Foundry 8寸線(xiàn)投產(chǎn)。
由于功率器件與普通MOS工藝除了挖深槽、背面減薄外等大部分工藝可通用(光刻、退火、重金屬等),因此功率MOS一部分產(chǎn)能被指紋識別芯片和PMIC、CIS 擠占,而一旦轉移產(chǎn)能,一時(shí)半會(huì )是沒(méi)法再移回來(lái)。
供應鏈預計,2017年供需缺口在7%~15%左右。第四季度(Q4)是MOSFET管旺季,不排除還有再調漲空間。
Yole:2017功率MOSFET技術(shù)路線(xiàn)與市場(chǎng)預測
在2015年市場(chǎng)回落之后,2016年市場(chǎng)表現出復蘇跡象
2016年,依靠在汽車(chē)和工業(yè)市場(chǎng)銷(xiāo)售中的增長(cháng),硅功率MOSFET全球市場(chǎng)規模超過(guò)了2014年。功率MOSFET在電能轉換產(chǎn)品中扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色,由于產(chǎn)品需求的不斷增長(cháng),我們預計今后的市場(chǎng)將穩步增長(cháng)。目前整個(gè)功率MOSFET的市場(chǎng)規模為62億美金,預計在2022年之前,市場(chǎng)將保持每年3.4%的增長(cháng)率。
2016年電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量高達2500萬(wàn)輛,借此原因,功率MOSFET在汽車(chē)應用市場(chǎng)的銷(xiāo)量占到整體的20%,超過(guò)了在計算機和數據存儲應用中的表現。鑒于世界范圍內汽車(chē)數量的增加和消費者對于電動(dòng)汽車(chē)使用方式的適應,預計功率MOSFET在汽車(chē)應用市場(chǎng)的銷(xiāo)量,今后五年內將以5.1%的速度增長(cháng)。
功率MOSFET作為開(kāi)關(guān)管,由于其低導通電阻和高速開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應用于各種汽車(chē)電子設備中,包括制動(dòng)系統、引擎管理、動(dòng)力轉向和其它小型控制電路。在電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的逆變電路部分,越來(lái)越多的硅MOSFET得到應用(在價(jià)值和利潤最高的電機驅動(dòng)逆變電路部分,由于大電流的需求,其實(shí)IGBT的應用要遠大于MOSFET)。MOSFET在電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的小型嵌入式電源/電池管理方面,能完美的處理這種3-6KW的功率。他們在汽車(chē)中48V的DC/DC轉換器和其他的一些啟停逆變電路模塊中也被廣泛使用。借助Tesla引領(lǐng)的電動(dòng)汽車(chē)增長(cháng),我們相信MOSFET在這部分的市場(chǎng)份額在未來(lái)5到10年內將逐漸擴大。除汽車(chē)外,功率MOSFET的主要應用領(lǐng)域還有無(wú)線(xiàn)移動(dòng)、音頻圖像、家電、醫療、計算和存儲、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )與通信,可構成開(kāi)關(guān)電源DC/DC轉換器、交流適配器,車(chē)載充電設備,LED驅動(dòng),屏幕背光逆變器。主要生產(chǎn)廠(chǎng)商包括英飛凌(Infineon)、安森美(On Semiconductors)、瑞薩(Renesas)、意法半導體、東芝、威世(Vishay)、AOS(Alpha & Omega Semiconductor)、恩智浦(Nexperia)、IXYS、羅姆(Rohm)。
即將到來(lái)的挑戰:碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)
硅功率MOSFET技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了二十年以上,從平面結構到Trench柵,再到今天的Super junction,器件的尺寸和成本在技術(shù)的不停革新發(fā)展中得到了大幅減小,他們正被廣泛應用于各種用電設備中。然而今天,器件性能就快到達硅材料的理論極限值。
為了追求更高的性能和更小的器件尺寸,新材料SiC和GaN逐漸開(kāi)始進(jìn)入視野。鑒于越來(lái)越多的新企業(yè)在推廣SiC和GaN方案,相信這會(huì )讓整個(gè)功率半導體行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的臺階。但這并不意味著(zhù)硅MOSFET的末日到來(lái),回顧下雙極型晶體管(BJT)的發(fā)展以及過(guò)去二十年MOSFET的應用領(lǐng)域,和如今日益增長(cháng)的市場(chǎng)總額,我們相信硅MOSFET仍會(huì )保留穩固的市場(chǎng)。在今后的5到10年里,在100至200伏的中低壓范圍,一些GaN器件會(huì )在高頻開(kāi)關(guān)領(lǐng)域得到應用,但份額不會(huì )太高。在600伏范圍的一些特定的應用領(lǐng)域中,例如電動(dòng)汽車(chē)的供電系統,GaN和SiC器件將會(huì )得到廣泛使用。但是,由于可靠性和成本上的優(yōu)勢,硅MOSFET仍將占據絕大部分市場(chǎng)。
行業(yè)的平衡性--未來(lái)將會(huì )有一家企業(yè)來(lái)形成壟斷嗎?
我們來(lái)看2016年各企業(yè)的市場(chǎng)占有率。由于去年花巨資收購了IR(International Rectifier),英飛凌穩坐市場(chǎng)排行第一的位置。同樣的,在并購了仙童半導體(Fairchild)之后,安森美由之前的五名開(kāi)外上升至第二。盡管瑞薩在消費級市場(chǎng)和汽車(chē)領(lǐng)域擁有高占有率,仍只能排名第三。這些市場(chǎng)的領(lǐng)導者們將會(huì )享受到規模效應帶來(lái)的好處,獲得更大的利潤率。而其他的小型公司,將傾向于Fabless的運營(yíng)模式,尋求與晶圓代工廠(chǎng)的合作,如臺積電(TSMC)。Fabless企業(yè)也能更加靈活的轉向下一代技術(shù),如SiC和GaN。同時(shí),隨著(zhù)中國和馬來(lái)西亞代工廠(chǎng)的加入,功率MOSFET制造和銷(xiāo)售的企業(yè)數量將會(huì )增加,器件價(jià)格也會(huì )逐漸下降。
注:臺灣:UTC(友順)、CET(華瑞股份公司)、ANPEC(茂達)、NIKO-SEMI(尼克松微);大陸:士蘭微、比亞迪微電子、光宇睿芯、芯朋微電子、樂(lè )山無(wú)線(xiàn)、韋爾半導體等