需求端:MOSFET管采購量放大
新能源汽車、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(xù)火爆;
Intel新一代處理器架構(gòu)取消FIVR,主板重新重視供電相數(shù),新構(gòu)架CPU供電系統(tǒng)從4相重回10相左右,每相一般包括一個電感線圈(CHOKE)、兩個MOSFET(上橋、下橋作用、面積、通電時間不相同)和一個(或多個)電容構(gòu)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(nèi)建USB 3.1 Gen 2或PCIe 3.0等高速數(shù)據(jù)傳輸接口,支持超高畫質(zhì)面板,要求電池續(xù)航力要延長,單一系統(tǒng)內(nèi)建MOSFET數(shù)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(jī)上開始普及,電源開關(guān)頻率高,需求功率MOSFET管提供過壓及小功率電路保護(hù)。
供應(yīng)端:原廠轉(zhuǎn)單,產(chǎn)能抑制
英飛凌、TI等大型原廠已將MOSFET主力轉(zhuǎn)向汽車或工業(yè)用中高壓市場,產(chǎn)能也都移轉(zhuǎn)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大廠瑞薩宣布退出該市場。相當(dāng)于臺灣前三大MOSFET廠尼克森、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(yīng)商無法大動作擴(kuò)大投片量;
中低壓由于下游應(yīng)用下滑以及價格下降,毛利率常年維持在20%以下(瑞薩退出前),國際大廠中低壓MOSFET產(chǎn)能有限,并無擴(kuò)廠計劃。
對于功率MOSFET而言,市場規(guī)模為60億美元左右,只有營收穩(wěn)定在10億元以上才有可能通過自建8寸產(chǎn)線盈利,因此除了英飛凌等歐美大廠,臺灣與中國大陸大部分功率MOSFET器件Fabless都在Foundry 8寸線投產(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(zhuǎn)移產(chǎn)能,一時半會是沒法再移回來。
供應(yīng)鏈預(yù)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(diào)漲空間。
Yole:2017功率MOSFET技術(shù)路線與市場預(yù)測
在2015年市場回落之后,2016年市場表現(xiàn)出復(fù)蘇跡象
2016年,依靠在汽車和工業(yè)市場銷售中的增長,硅功率MOSFET全球市場規(guī)模超過了2014年。功率MOSFET在電能轉(zhuǎn)換產(chǎn)品中扮演著至關(guān)重要的角色,由于產(chǎn)品需求的不斷增長,我們預(yù)計今后的市場將穩(wěn)步增長。目前整個功率MOSFET的市場規(guī)模為62億美金,預(yù)計在2022年之前,市場將保持每年3.4%的增長率。
2016年電動汽車銷量高達(dá)2500萬輛,借此原因,功率MOSFET在汽車應(yīng)用市場的銷量占到整體的20%,超過了在計算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用中的表現(xiàn)。鑒于世界范圍內(nèi)汽車數(shù)量的增加和消費者對于電動汽車使用方式的適應(yīng),預(yù)計功率MOSFET在汽車應(yīng)用市場的銷量,今后五年內(nèi)將以5.1%的速度增長。
功率MOSFET作為開關(guān)管,由于其低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)的優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于各種汽車電子設(shè)備中,包括制動系統(tǒng)、引擎管理、動力轉(zhuǎn)向和其它小型控制電路。在電動汽車和混合動力汽車的逆變電路部分,越來越多的硅MOSFET得到應(yīng)用(在價值和利潤最高的電機(jī)驅(qū)動逆變電路部分,由于大電流的需求,其實IGBT的應(yīng)用要遠(yuǎn)大于MOSFET)。MOSFET在電動汽車和混合動力汽車的小型嵌入式電源/電池管理方面,能完美的處理這種3-6KW的功率。他們在汽車中48V的DC/DC轉(zhuǎn)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)的電動汽車增長,我們相信MOSFET在這部分的市場份額在未來5到10年內(nèi)將逐漸擴(kuò)大。除汽車外,功率MOSFET的主要應(yīng)用領(lǐng)域還有無線移動、音頻圖像、家電、醫(yī)療、計算和存儲、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與通信,可構(gòu)成開關(guān)電源DC/DC轉(zhuǎn)換器、交流適配器,車載充電設(shè)備,LED驅(qū)動,屏幕背光逆變器。主要生產(chǎn)廠商包括英飛凌(Infineon)、安森美(On Semiconductors)、瑞薩(Renesas)、意法半導(dǎo)體、東芝、威世(Vishay)、AOS(Alpha & Omega Semiconductor)、恩智浦(Nexperia)、IXYS、羅姆(Rohm)。
即將到來的挑戰(zhàn):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(jié)構(gòu)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(yīng)用于各種用電設(shè)備中。然而今天,器件性能就快到達(dá)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逐漸開始進(jìn)入視野。鑒于越來越多的新企業(yè)在推廣SiC和GaN方案,相信這會讓整個功率半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入一個新的臺階。但這并不意味著硅MOSFET的末日到來,回顧下雙極型晶體管(BJT)的發(fā)展以及過去二十年MOSFET的應(yīng)用領(lǐng)域,和如今日益增長的市場總額,我們相信硅MOSFET仍會保留穩(wěn)固的市場。在今后的5到10年里,在100至200伏的中低壓范圍,一些GaN器件會在高頻開關(guān)領(lǐng)域得到應(yīng)用,但份額不會太高。在600伏范圍的一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域中,例如電動汽車的供電系統(tǒng),GaN和SiC器件將會得到廣泛使用。但是,由于可靠性和成本上的優(yōu)勢,硅MOSFET仍將占據(jù)絕大部分市場。
行業(yè)的平衡性--未來將會有一家企業(yè)來形成壟斷嗎?
我們來看2016年各企業(yè)的市場占有率。由于去年花巨資收購了IR(International Rectifier),英飛凌穩(wěn)坐市場排行第一的位置。同樣的,在并購了仙童半導(dǎo)體(Fairchild)之后,安森美由之前的五名開外上升至第二。盡管瑞薩在消費級市場和汽車領(lǐng)域擁有高占有率,仍只能排名第三。這些市場的領(lǐng)導(dǎo)者們將會享受到規(guī)模效應(yīng)帶來的好處,獲得更大的利潤率。而其他的小型公司,將傾向于Fabless的運營模式,尋求與晶圓代工廠的合作,如臺積電(TSMC)。Fabless企業(yè)也能更加靈活的轉(zhuǎn)向下一代技術(shù),如SiC和GaN。同時,隨著中國和馬來西亞代工廠的加入,功率MOSFET制造和銷售的企業(yè)數(shù)量將會增加,器件價格也會逐漸下降。
注:臺灣:UTC(友順)、CET(華瑞股份公司)、ANPEC(茂達(dá))、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、樂山無線、韋爾半導(dǎo)體等