需求端:MOSFET管采购量放大

新能源汽车、充电桩变频器、白家电变频器消费起量,让中高端MOSFET管需求持续火爆;

Intel新一代处理器架构取消FIVR,主板重新重视供电相数,新构架CPU供电系统从4相重回10相左右,每相一般包括一个电感线圈(CHOKE)、两个MOSFET(上桥、下桥作用、面积、通电时间不相同)和一个(或多个)电容构成,致(中低压)MOSFET管用量倍增,PC占中低压MOSFET约40%的用量;

NVIDIA、超威显卡发力,支持VR/AR,内建USB 3.1 Gen 2或PCIe 3.0等高速数据传输接口,支持超高画质面板,要求电池续航力要延长,单一系统内建MOSFET数量大幅增加,与上一代平台相较增加1~2成;

USB Type-C在PC、平板和手机上开始普及,电源开关频率高,需求功率MOSFET管提供过压及小功率电路保护。

供应端:原厂转单,产能抑制

英飞凌、TI等大型原厂已将MOSFET主力转向汽车或工业用中高压市场,产能也都移转生产绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、超接面(Super Junction)等新产品; 20170627-IGBT-5 2013年占中低压40%的MOSFET大厂瑞萨宣布退出该市场。相当于台湾前三大MOSFET厂尼克森、大中及富鼎一年的总出货量;

指纹IC和CIS、PMIC挤压8寸晶圆厂产能,能提供给MOSFET管的产能有限,上游硅晶圆wafer抢手,供应商无法大动作扩大投片量;

中低压由于下游应用下滑以及价格下降,毛利率常年维持在20%以下(瑞萨退出前),国际大厂中低压MOSFET产能有限,并无扩厂计划。

对于功率MOSFET而言,市场规模为60亿美元左右,只有营收稳定在10亿元以上才有可能通过自建8寸产线盈利,因此除了英飞凌等欧美大厂,台湾与中国大陆大部分功率MOSFET器件Fabless都在Foundry 8寸线投产。

由于功率器件与普通MOS工艺除了挖深槽、背面减薄外等大部分工艺可通用(光刻、退火、重金属等),因此功率MOS一部分产能被指纹识别芯片和PMIC、CIS 挤占,而一旦转移产能,一时半会是没法再移回来。

供应链预计,2017年供需缺口在7%~15%左右。第四季度(Q4)是MOSFET管旺季,不排除还有再调涨空间。

Yole:2017功率MOSFET技术路线与市场预测

在2015年市场回落之后,2016年市场表现出复苏迹象

2016年,依靠在汽车和工业市场销售中的增长,硅功率MOSFET全球市场规模超过了2014年。功率MOSFET在电能转换产品中扮演着至关重要的角色,由于产品需求的不断增长,我们预计今后的市场将稳步增长。目前整个功率MOSFET的市场规模为62亿美金,预计在2022年之前,市场将保持每年3.4%的增长率。

2016年电动汽车销量高达2500万辆,借此原因,功率MOSFET在汽车应用市场的销量占到整体的20%,超过了在计算机和数据存储应用中的表现。鉴于世界范围内汽车数量的增加和消费者对于电动汽车使用方式的适应,预计功率MOSFET在汽车应用市场的销量,今后五年内将以5.1%的速度增长。

功率MOSFET作为开关管,由于其低导通电阻和高速开关的优点,被广泛应用于各种汽车电子设备中,包括制动系统、引擎管理、动力转向和其它小型控制电路。在电动汽车和混合动力汽车的逆变电路部分,越来越多的硅MOSFET得到应用(在价值和利润最高的电机驱动逆变电路部分,由于大电流的需求,其实IGBT的应用要远大于MOSFET)。MOSFET在电动汽车和混合动力汽车的小型嵌入式电源/电池管理方面,能完美的处理这种3-6KW的功率。他们在汽车中48V的DC/DC转换器和其他的一些启停逆变电路模块中也被广泛使用。借助Tesla引领的电动汽车增长,我们相信MOSFET在这部分的市场份额在未来5到10年内将逐渐扩大。 20170627-IGBT-2 除汽车外,功率MOSFET的主要应用领域还有无线移动、音频图像、家电、医疗、计算和存储、工业网络与通信,可构成开关电源DC/DC转换器、交流适配器,车载充电设备,LED驱动,屏幕背光逆变器。主要生产厂商包括英飞凌(Infineon)、安森美(On Semiconductors)、瑞萨(Renesas)、意法半导体、东芝、威世(Vishay)、AOS(Alpha & Omega Semiconductor)、恩智浦(Nexperia)、IXYS、罗姆(Rohm)。

即将到来的挑战:碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)

硅功率MOSFET技术已经发展了二十年以上,从平面结构到Trench栅,再到今天的Super junction,器件的尺寸和成本在技术的不停革新发展中得到了大幅减小,他们正被广泛应用于各种用电设备中。然而今天,器件性能就快到达硅材料的理论极限值。

为了追求更高的性能和更小的器件尺寸,新材料SiC和GaN逐渐开始进入视野。鉴于越来越多的新企业在推广SiC和GaN方案,相信这会让整个功率半导体行业进入一个新的台阶。但这并不意味着硅MOSFET的末日到来,回顾下双极型晶体管(BJT)的发展以及过去二十年MOSFET的应用领域,和如今日益增长的市场总额,我们相信硅MOSFET仍会保留稳固的市场。 20170627-IGBT-3 在今后的5到10年里,在100至200伏的中低压范围,一些GaN器件会在高频开关领域得到应用,但份额不会太高。在600伏范围的一些特定的应用领域中,例如电动汽车的供电系统,GaN和SiC器件将会得到广泛使用。但是,由于可靠性和成本上的优势,硅MOSFET仍将占据绝大部分市场。

行业的平衡性--未来将会有一家企业来形成垄断吗?

我们来看2016年各企业的市场占有率。由于去年花巨资收购了IR(International Rectifier),英飞凌稳坐市场排行第一的位置。同样的,在并购了仙童半导体(Fairchild)之后,安森美由之前的五名开外上升至第二。尽管瑞萨在消费级市场和汽车领域拥有高占有率,仍只能排名第三。 20170627-IGBT-4 这些市场的领导者们将会享受到规模效应带来的好处,获得更大的利润率。而其他的小型公司,将倾向于Fabless的运营模式,寻求与晶圆代工厂的合作,如台积电(TSMC)。Fabless企业也能更加灵活的转向下一代技术,如SiC和GaN。同时,随着中国和马来西亚代工厂的加入,功率MOSFET制造和销售的企业数量将会增加,器件价格也会逐渐下降。

注:台湾:UTC(友顺)、CET(华瑞股份公司)、ANPEC(茂达)、NIKO-SEMI(尼克松微);大陆:士兰微、比亚迪微电子、光宇睿芯、芯朋微电子、乐山无线、韦尔半导体等(国际电子商情综合报道)