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新一代處理器架構取消FIVR,主板重新重視供電相數,新構架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,支持超高畫質面板,要求電池續(xù)航力要延長,單一系統(tǒng)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、平板和手機上開始普及,電源開關頻率高,需求功率MOSFET管提供過壓及小功率電路保護。

供應端:原廠轉單,產能抑制

英飛凌、TI等大型原廠已將MOSFET主力轉向汽車或工業(yè)用中高壓市場,產能也都移轉生產絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、超接面(Super Junction)等新產品;20170627-IGBT-52013年占中低壓40%的MOSFET大廠瑞薩宣布退出該市場。相當于臺灣前三大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寸晶圓廠產能,能提供給MOSFET管的產能有限,上游硅晶圓wafer搶手,供應商無法大動作擴大投片量;

中低壓由于下游應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產能有限,并無擴廠計劃。

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。

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一部分產能被指紋識別芯片和PMIC、CIS 擠占,而一旦轉移產能,一時半會是沒法再移回來。

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技術路線與市場預測

在2015年市場回落之后,2016年市場表現出復蘇跡象

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在電能轉換產品中扮演著至關重要的角色,由于產品需求的不斷增長,我們預計今后的市場將穩(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2500萬輛,借此原因,功率MOSFET在汽車應用市場的銷量占到整體的20%,超過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數量的增加和消費者對于電動汽車使用方式的適應,預計功率MOSFET在汽車應用市場的銷量,今后五年內將以5.1%的速度增長。

功率MOSFET作為開關管,由于其低導通電阻和高速開關的優(yōu)點,被廣泛應用于各種汽車電子設備中,包括制動系統(tǒng)、引擎管理、動力轉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得到應用(在價值和利潤最高的電機驅動逆變電路部分,由于大電流的需求,其實IGBT的應用要遠大于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年內將逐漸擴大。20170627-IGBT-2除汽車外,功率MOSFET的主要應用領域還有無線移動、音頻圖像、家電、醫(yī)療、計算和存儲、工業(yè)網絡與通信,可構成開關電源DC/DC轉換器、交流適配器,車載充電設備,LED驅動,屏幕背光逆變器。主要生產廠商包括英飛凌(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)。

即將到來的挑戰(zhàn):碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)

硅功率MOSFET技術已經發(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逐漸開始進入視野。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體行業(yè)進入一個新的臺階。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的應用領域,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。20170627-IGBT-3在今后的5到10年里,在100至200伏的中低壓范圍,一些GaN器件會在高頻開關領域得到應用,但份額不會太高。在600伏范圍的一些特定的應用領域中,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域擁有高占有率,仍只能排名第三。20170627-IGBT-4這些市場的領導者們將會享受到規(guī)模效應帶來的好處,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)也能更加靈活的轉向下一代技術,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)、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、韋爾半導體等