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  1. 1. MosFET 2019/11/09 政大經濟三 費俊昱 政大金融四 丁巧妮 北大經濟四 周祐誼 臺大財金三 司惟之 台大農經碩二 盧廷瑞 1
  2. 2. 2 大綱 MosFET介紹 MosFET應用 需求分析 供給分析 廠商介紹 結論
  3. 3. 3 結論 • 電動車產業前景看好及5G天線的增設推升高壓MosFET的需求,而PC中的CPU、GPU供電相數增加以 及USB Type-C的使用推升了中低壓MosFET的需求 • 中壓低產品報價下降。8吋的產能逐漸釋放, 8吋的需求雖也小幅度增加,但供不應求的情況將趨緩。 未來高壓產品改採12吋大量製成後,更多的8吋產能將被空出。 • 市場上的主要供應商朝著利基型的高壓MosFET發展,逐漸退出中低壓市場。因此台灣與中國的中低壓 廠商可以利用管理以及成本上的優勢增加市場份額,提高銷售量。 • 高壓MosFET的需求隨著電動車以及5G的非常快速增加,雖說供給也快速的上升,但是因為高壓 MosFET的競爭主要是看產品的效能,因次總體的供需並非主要影響因素。歐美廠商在這方面有大量優 勢,且持續的增加投入。 • 國際大廠轉往生產中高壓產品,追逐更高毛利率,主要製造中低壓產品的台廠因而受惠於轉單效應,但 是受到大陸中低壓產品的殺價競爭,勢必也要逐漸轉往生產中高壓產品。
  4. 4. 4 MosFET介紹 01
  5. 5. 5資料來源:元大投顧、Aeternam Stella 分離式元件 小訊號分離元件 功率分離元件 光電元件積體電路(IC) 半導體產業 Bipolar IGBT MosFET 83% 12%5% 二極管 晶閘管電晶管 功率IC 功率模組 • 功率半導體包含功率分離元件和功率IC,其中功 率分離元件又包含由功率模組所組成的二極管、 電晶管和晶閘管。 • MosFET全名為「金屬氧化半導體場效電晶體」, 和Bipolar、IGBT都隸屬於半導體下的功率模組, 可組裝成電晶管。 MosFET隸屬於功率分離元件
  6. 6. 6 電源開關 電源轉換 功率半導體用來開關和轉換電源 • 電源開關的原理是用小電流控制大電流,其中小電流 部分的 PMIC和Driver IC為功率IC,而大電流部分的 開關如MosFET、IGBT等屬於功率分離元件或模組。 • 電源轉換是指充電和用電過程中交流電、直流電的相 互轉換。在小功率設備中,比如手機中的升壓器、降 壓器、穩壓器可集成在 PMIC或做成單獨功率IC;而 在大功率設備中,比如電動車中的整流器、逆變器等 一般則是由功率分離元件組成的功率模組。 類型 功率IC 功率分離元件 產品要求 功耗、運算速度 可靠、一致性 製程 先進(<100nm) 成熟(>100nm) 晶圓尺寸 8~12寸 4~8寸 成本 高 低 設備 小功率 大功率 應用 升壓器、穩壓器 整流器、逆變器 資料來源:RENESAS、Aeternam Stella
  7. 7. 7 原料、製程和技術改變使性能提升 製程縮小 成熟製程 先進製程 28nm>28nm <28nm • 製程進步→電晶體縮小→電晶體密度成倍增加→效 能提升。 • 晶圓尺寸增大→每片晶圓產出晶片數量更多→效率 提升→成本降低。 晶圓尺寸 6~8寸 12寸 生產製程 >90nm 5nm~130nm 成本 低 高 技術改變 • 在同樣的設計架構中導入新技術→提高電壓承載能 力和工作頻率,主要為內部結構的調整,但原料不 變 Planar Trench Super Junction Advanced Trench 資料來源:ITREAD、基業長青 或
  8. 8. 8 • 半導體的原料包含矽(Si)和化合物原料,目前半導體的原 料大多數仍是使用矽為原料,在全球的半導體元件中佔 比95%,IC中則占比達99%。 • 化合物原料如砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)等適合運用在 高功率、高頻率的元件中,因其傳導損耗較傳統矽半導 體小約50%,且體積較傳統小75%以上,因此為目前最 具有發展性的半導體原料。 • 不 同 材 料 可 搭 配 不 同 的 半 導 體 結 構 或 種 類 , 如 Si Trench/SiC Trench或Si IGBT/SiC IGBT,不同材料的半 導體彼此間互為替代品,適合的應用領域也不同。 原料、製程和技術改變使性能提升 原料進步 元素 化合物 原料 矽 砷化鎵、磷化銦、碳 化矽、氮化鎵等 成本 低 高 領域 中低電壓 高電壓 應用 儲存器 光電、射頻等 矽 砷化鎵 磷化銦 碳化矽 氮化鎵 資料來源:ITREAD、基業長青
  9. 9. ㄎ 9 • MosFET上游原料主要為矽晶圓,而目前矽晶圓的主流尺 寸為8和12寸,二者合計占比達矽晶圓產能的90%; MosFET主要應用在8寸晶圓上,約佔8寸晶圓需求的21%, 12寸晶圓目前占比則較低。 上游主要原料為矽晶圓 矽晶圓尺寸 電晶體尺寸(製程) 終端應用 12寸先進製程 7nm~28nm 處理器(手機、電腦)、顯示卡、 儲存裝置(DRAM)等 12寸成熟製程 28nm~130nm 影像傳感器、射頻晶片、GPS、 藍芽、WIFI晶片等 8寸 130nm~500nm 指紋識別晶片、MosFET、 IGBT等 6寸 500nm~1,200n m MosFET、IGBT、二極管等 資料來源:ITREAD、Aeternam Stella、基業長青
  10. 10. 10 矽晶圓 MosFET設計 晶圓代工 晶圓封裝 終端應用 • 嘉晶 • 合晶 • 環球晶 • 大中 • 杰力 • 尼克森 • 富鼎 • 茂矽 • 元隆 • 世界先進 • 捷敏-ky• 聯電 • 台積電 • 漢磊 中下游為MosFET設計、代工及封裝 • MosFET價值鏈集中在晶圓代工和矽晶圓,設計廠和封裝的毛利則相 對較低;且因生產MosFET毛利較低,因此代工廠的產能大多分配給 毛利較高的其他IC,而為了有效控制和分配產能,使MosFET等功率 元件都以IDM廠居多。 資料來源:ITREAD、Aeternam Stella、基業長青 價值鏈集中在矽晶圓和代工
  11. 11. 低電壓 中電壓 高電壓 半導體 GaN、MosFET IGBT、MosFET、 GaN、SiC IGBT、 SiC MosFET 毛利 低 中 高 架構 Planar、Trench Super Junction、 Advanced Trench SiC、 Super Junction 應用 音訊放大器、PC 電供 不斷電系統、太陽 能 基地台、風力發 電、EV/HEV 11 終端應用以作用領域不同分低、中、高電壓 • MosFET終端應用通常可依作用領域的不同而分為低、中、高電壓,三者的差別在於MosFET的 原料和設計結構,越往高電壓所需的技術越複雜,而原料越趨於往化合物如碳化矽、氮化鎵等發 展。 資料來源:ITREAD、元大投顧
  12. 12. 12 MosFET應用 02
  13. 13. 13 11% 18% 13% 29% 29% 電腦 通訊 其他 工業 汽車 2019功率半導體營收占比行業 代表性應用 音響設備 顯示設備 音頻設備 攝像頭 無線設備 手機 播放器 可穿戴設備 家用電器 洗衣機 冰箱 空調 醫療設備 血糖儀 核磁共振 X光機 汽車電子 電機控制器 變頻器 自動駕駛系統 計算存儲 電腦 服務器 數據中心 工業 高頻感應加熱 不間斷電源 太陽能逆變器 網路通訊 調制協調器 寬頻網路 蜂窩無線網格 Yole Development、基業常青、華南投顧 MosFET主要下游行業 MosFET下游行業代表性應用多樣
  14. 14. 14 • CPU、GPU供電模組的主要作用是調壓、穩壓以及 濾波,以此獲得穩定、純凈且電壓合適的電流。 供電模組種類 組成 特點 三端穩壓供電模組 集成穩壓器 電流小,不適合用於 大負載設備 場效應管線性穩壓供電模 組 信號驅動晶片、MosFET 轉換效率較低、發熱 量大 開關電源供電模組 電容、電感線圈、MosFET、PWM (脈衝寬度調製晶片) 發熱量低、轉換效率 高、穩壓效果佳,目 前CPU、GPU主要供 電來源 開關電源供電模組為目前CPU、GPU主要供電來源 Kknews、新聞整理
  15. 15. 15 輸入 開關 電路 控制 模組 L1 L2 C1 C2 上橋MosFET 下橋MosFET 供電模組種類 主要功能 電容(C) 穩定供電電壓,濾除電流中的雜波, 讓電流更為純凈 電感線圈(L) 通過儲能和釋能,來達到穩定電流 的作用 PWM晶片 電路輸出的電壓、電流的大小由此 控制 MosFET 透過上下橋MosFET配合調整電壓 • L2電感與C2電容就共同組成了類 似「電池」的儲能電路,讓進入終 端設備的電流與兩端電壓維持穩定 輸出 • MosFET的上、下橋運作時分別導通。 • 上橋MosFET: 承擔外部輸入電流(一般是12V電壓), 因此在同樣功率的前提下導通時間更短, 承擔的電流更低,所需規模較低 • 下橋MosFET: 承擔CPU或GPU的工作電壓(一般為1V), 在相同功率環境下承擔的電流是上橋 MosFET的10倍, 導通時間更長,所需規 模較高 藉由上下橋MosFET之配合調整電壓 Kknews、新聞整理
  16. 16. 16 • 逆變為將直流電能變換成交流電能的過程 • 逆變器能將太陽能電池板的直流電壓轉換為交流電壓 來驅動家用電器、照明及電機工具等交流負載,是整 個太陽能發電系統的關鍵組件。 由MosFET開關器和除能電感組成變 壓電路,輸入的脈衝經過放大後,驅 動MosFET開關開啟 開關啟動後直流電壓對電感進行充電 及放電,使電感的另一端得到交流電 壓。 MosFET功能: 直流變換 MosFET在太陽能逆變器的功能為直流轉換 Kknews、新聞整理 太陽 能電 池板 MosFET MosFET MosFET MosFET 高壓側 MosFET 低壓側 MosFET AC輸出 • 高壓端MosFET沒有續 流時間,消除不必要的 開關損耗 • 低壓端的開關頻率多為 60Hz,為導通損耗的主 要因素 • 優化跨接低壓端 MosFET可以使續流和 反向恢復期間的損耗達 到最小
  17. 17. 17 汽車類型 平均每輛汽車的半導體 成本 功率半導體比 率 傳統汽車 320美元 42% 電動車(EV) 700美元 55% • 電動車:主要應用在動力控制系統、 照明系統、燃油噴射、底盤安全等系 統中 • 傳統汽車:主要應用在啟動與發電、 安全等領域 應用場景 電動車普遍採用高壓電路,當電池輸出高 電壓時需要頻繁進行電壓變換,進而需要 大量的切換式電源供應器以將電壓轉換成 可用電路(DC-DC) EV採高壓電路,MosFET用量較傳統汽車高 Kknews、新聞整理
  18. 18. 18 需求分析 03
  19. 19. 19 MosFET需求概況 資料來源:YOLE MosFET的終端應用 2022年MosFET終端應用比重 CAGR = 3.4%,各終端應用皆穩定成長 Automative 22% Computing& Storage 19% Industrial 14% Others 45% • 高壓MosFET:Automative • 中高壓MosFET:Industrial • 中低壓MosFET:Computing&Storage
  20. 20. 20 電動車產業前景看好推升高壓MosFET需求 資料來源:Global EV outlook2018、Ipos、英飛凌 目前電動車銷售佔比約佔整體汽車市場 的3%而已,隨著技術增加成本降低及政 府的支持,電動車市場成長空間相當可 觀。 電動車及汽車銷售百萬輛 目前仍以油電混和車為主,消費者對於純電 動車的安全性與續航性仍存有疑慮,接受度 較低,但隨著技術日益成熟,加上政府推廣 以及基礎建設的日漸完備,純電動車占比將 顯著提升。 0 5 10 15 20 2012 2015 2020 2025 2030 HEV PHEV FCV EV 電動車成長趨勢 百萬輛 CAGR = 12% 1. 電動車所需要的MosFET 數量遠大於傳統汽車: 2015-2016 年全球每款新車 平 均 配 備 了 18 顆 英 飛 淩 MosFET 器件,而在高端電動 汽車中 MosFET 器件的用量 則高達 250 顆 2. 為了因應電動車市場擴 大,架設充電站時亦須使 用到MosFET MosFET需求增加的原因: 電動車成長空間大 純電動車比例上升
  21. 21. 21 建設5G天線推升高壓MosFET需求 資料來源:大和有話要說、Mobile Expert • 5G技術使用毫米波進行傳播,而毫米的波 特色為高頻率、短波長(詳見附錄) • 頻率高→波長短→繞射能力差→基站覆蓋 範圍小→基站數量增加 • 4G採用一個大型基地台(Macro Cell),5G 時代則須用多個微型基地台(Smaill Cell)才 能達到同樣範圍,基地台需求密度至少是 4G基地台的兩倍 相同範圍之下,5G的基地台需求大於4G 天線 10M 20M 30M 40M 各類型的天線數量 2x2 4x2 8x8 64x64 128x128 MosFET需求增加的原 因: 5G基地台的數量將比4G基 地台多出2倍,且5G基地台 中的天線數量將比4G的多 出5~8倍,因此天線數量至 少多出10倍之多,而每根 天線皆需使用到MosFET, 將使MosFET的需求增加數 倍 • MIMO指的是「多進多出」,是透多根天線發送 多根天線接收,讓資料傳播速度更快 • 4G每個基地台有4~16根天線,5G採用Massive MIMO後,每個基地台將使用128~256根天線 基地台數量增加 Massive MIMO技術使天線數量增加
  22. 22. 22 PC的GPU相供電數提高推升中低壓MosFET需求 資料來源:自行整理 1. 隨著電競產業成長,需求端需要 更高性能而用電量也較高的GPU。 以NVIDIA的同一系列GPU顯示卡 為例:2014年發布的顯示卡採用 5相供電的規格,而2019發布的 顯示卡採用14相供電的規格,成 長近三倍 2. 每一相供電平均需要3顆MosFET, 因此當各大GPU廠商增加晶片的 相供電規格時,使MosFET的需求 增加 5 5 5 5 7 7 9 12 14 14 0 2 4 6 8 10 12 14 16 GTX950 GTX960 GTX970 GTX980 GTX1060 GTX1070 GTX1080Ti GTX2060 RTX2070Super RTX2070Super Sep-14 Sep-14 Jan-15 Aug-15 Jun-16 Jun-16 Feb-17 Jul-19 Sep-19 Sep-19 MosFET需求增加的原因: NVIDIA顯示卡相供電數量 供電相數
  23. 23. 23資料來源:ANANDTECH Intel推出10奈米CPU推升中低壓MosFET需求 Intel的CPU產品進程 1. 2013年22奈米的Haswell僅需4相 供電,然而到14奈米製成的CPU則 需要至少10相供電,因此預期進階 到10奈米製程的供電相數將會增加, 推升MosFET的需求 2. 預計2021推出的Golden Cove將應 用於5G及AI等新技術,要維持更高 強度的運算時,所需的供電電流也 會上升,可以預期MosFET的需求將 會提升 MosFET需求增加的原因:名稱 推出年分 製程(奈米) Haswell 2013 22nm Broadwell 2014 14nm Skylake 2015 14 nm Kaby Lake 2016 14 nm+ Coffee Lake 2017 14 nm++ Coffee Refresh 2018 14 nm++ Sunny Cove (Ice Lake) 2019 10 nm Willow Cove 2020 (暫定) 10 nm (暫定) Golden Cove 2021 (暫定) 7 / 10 nm (暫定)
  24. 24. 24 USB Type-C使用量增加推升中低壓MosFET需求 搭配USB-Type-C的裝置 CAGR = 43% 資料來源:ITTBANK、IHS • USB Type C未來應用廣泛是新的趨勢 • IHS預估2021年將有50億台裝置配備著USB Type-C的連接器,CAGR高達43% MosFET需求增加的原 因: 由於整個市場USB Type-C 的需求增加,且USB Type- C需使用多達5顆MosFET, 比起傳統USB的3顆多出了 66% 的 使 用 數 量 , 使 MosFET需求增加 Type-C 特色 簡介 一個接頭多個功能 且更快的傳輸數據 集合了快速充電、數據和音視頻接 口等功能的,在該生態圈建立起一 個接口多種功能的局面,數據傳輸 速度為原本的2倍。 同時兼容多種視頻 標準 提供兼容HDMI、VGA等信號的功 能顯示器,所有顯示器,從電視到 VR/AR都適用Type-C。 透過無損音頻提高 高音頻品質 將原本位於手機內部的編碼解碼器 和放大器等音頻處理晶片轉移到 Lighting或者Type-C接口、線控 或者耳機腔體中,減少音頻在手機 內PCB內的傳輸、減少失真。
  25. 25. 25 供給分析 04
  26. 26. 26 • 中國MosFET第一大廠長電科技9月2次調漲MosFET價格,累計漲幅最高已達5成, 且相關台廠也隨即漲價。MOS晶片供不應求,同時原材料及人工成本也大幅大調, 是公司公布的調漲原因。 交期延長 供不應求 • MosFET交期一般來說是8周左右,但9月開始交期拉長到20周以上,系統廠為了鞏 固貨源,願意追加價格搶貨,供應商才得以順利調漲MosFET價格。 2H17開始MosFET報價提升 MosFET出貨量從2017開始逐步上漲 MosFET報價從2H17開始上漲
  27. 27. 27 • 從2017到開始的供不應求問題,主因之一是MosFET的主要原料「矽晶圓」的供應不足。矽晶 圓廠商主要擴充12吋晶圓廠,因為12吋晶圓的單位成本較低。但是隨著比較老舊的晶圓廠關 閉,再加上需求的上升,矽晶圓價格開始上升,造成了MosFET的價格也上漲。 晶圓廠擴廠動機低落 10 24 42 0 20 40 60 12吋 8吋 6吋 6吋8吋晶圓廠大量關閉 • 過去 Power MosFET 以 8 吋晶圓製造為主。但隨著8吋晶圓需要製造的產品增加,包括 PMIC、指紋辨識 IC、TDDI 及 IoT 相關晶片等,引發 8 吋晶圓廠產能不足的問題。 8吋需求大量出現 報價上漲 — 上游晶圓供應不足 8吋6吋市佔逐漸下降
  28. 28. 28 IDM廠商主要集中高壓產品 報價上漲 — IDM大廠轉向高壓產品,代工廠謹慎擴張產能 市場上MosFET主要採用八吋 晶圓所產製,但聯電(2303)、 台積電(2330)、漢磊(3707)、 世界先進(5347)、茂矽(2342) 等晶圓代工廠,對擴充八吋晶 圓產線產能規模,大多抱持謹 慎態度,因此造成上游晶圓代 工產能供應不足。 晶圓代工產能供應不足 MosFET市場去年之所以發生缺貨的主要原因,包含 國際MosFET廠產能,明顯向汽車、工業用等高壓產 品線傾斜。造成中低壓產品大量缺貨。 瑞薩(Renesas)電子於二○一三年時,對外宣佈正式 退出PC用低壓MosFET市場,將投注資源專注於高壓 MosFET市場。 從2017開始因為上述三個原因,MosFET中低壓產品供不應求 報價上漲,雖然貿易戰導致2019出貨下降,但是ASP仍無明顯 下跌。高壓產品是利基市場,隨著需求增加報價持續上升。
  29. 29. 29 晶圓產商擴張8吋產能 • 根據 SEMI 2019 年 2 月的報告預估, 2019-22 年全球 8 吋晶圓月產能將從 2018 年底的 580 萬片增加至 650 萬 片,約成長 12%。其中 MEMS 和感 測器元件相關晶圓廠產能可增加 25%, 功率元件和晶圓代工產能則提高 23% 和 18%。此外台積電、聯電、世界先 進、中芯等各大廠皆開始擴增 8 吋晶 圓產能。 8吋晶圓產能持續開出,缺口將減緩
  30. 30. 30 • 從圖中可以看出高壓以及低壓的交期都有穩定的趨勢,同時主 要使用8吋生産的MCU,體現出貨期與價格平穩乃至下降的趨 勢,我們認爲8吋産能被部分釋放,功率MosFET供給增加。 交期逐漸穩定 8吋產能被釋放,中低壓MosFET缺貨情況減緩 種 類 廠商 18Q1交貨期趨勢 19Q3交貨期趨勢 低 壓 Infineon 延長 縮短 Diodes 延長 縮短 Fairchild 延長 縮短 ON Semi 延長 縮短 Nexperia 延長 縮短 ST 延長 縮短 Vishay 延長 縮短 高 壓 Infineon 延長 縮短 Diodes 延長 縮短 IXYS 延長 縮短 ST 延長 縮短 ROHM 延長 縮短 Microsemi 延長 縮短 Vishay 延長 縮短 種類 廠商 18Q1交貨期趨勢 19Q3交貨期趨勢 8位MCU Cypress 16-18 14-16 Microchip 12-16 10-12 NXP 14-16 14-16 Renesas 25 20 ST 30 8-10 Zilog 18-20 52 16位MCU Cypress 22-24 15-16 Microchip 12-16 10-12 NXP 40 13-16 Renesas 24-26 20 ST 30 8-12
  31. 31. 31 採用12吋製成 • 過去 Power MosFET 以 8 吋晶圓製造為主,在製程成熟度與穩定性上達到平衡,並已 完成成本優化。但產能不足的情形讓廠商開始轉用12吋製造。 12 吋廠在功率與感測器 半導體的前段製程上具有 6% 成本效益,能為毛利帶來約 2% 增幅,因此未來將持續擴 大 12 吋晶圓製造比例。 需求強勁,將開出12吋製造供給增加 Company 位置 運行時間 目標產品 Infineon 澳洲 2021 MosFET and IGBT for all end markets AOS 中國 2H19 Power MosFET ON semi 紐約 運行中 65-45CMOS, IFBT and MosFET(planned)
  32. 32. 32 採用12吋製成 • 由於 12 吋晶圓 ASP 及毛利都遠高於 8 吋晶圓,再加上代工廠為了保持技術競爭優勢,過去幾 年大都聚焦在發展 12 吋製程並積極擴廠。截至 2018 年底全球 12 吋晶圓廠共有 112 間,月產 能約 600 萬片。過多的產能加上智能手機及記憶體等電子消費產品需求下滑,使 12 吋晶圓報價 近期開始下跌。 12吋晶圓供給充足,無原物料問題 SiC、GaN基底 • 高壓MosFET主要往碳化矽跟氮化鎵基底 發展,矽的需求也將被降低。因此我們可 以確定高壓產品並不會有原物料上升的問 題。 88 92 97 105 112 121 127 131 135 138 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 全球12吋晶圓廠成長快速,2023達138座 單位:座
  33. 33. 33 中低壓ASP降 • 隨著8吋的產能逐漸釋放,供不應求的情況將趨緩。中低壓產品目前已經是成本競爭市場,製程 技術並無持續演進。未來高壓產品改採12吋大量製成後,更多的8吋產能將被空出。8吋的需求 雖也小幅度增加,但是我們認為供給被空出的速度將會大於需求上升的速度,因此供過於求的情 況將會出現。 12吋產能鎖定高壓市場,中低壓市場持續價競爭 低壓廠商銷售量上升 • 市場上的主要供應商朝著利基型的高壓MosFET發展,逐漸退出中低壓市場。因此台灣與中國的 中低壓廠商可以利用管理以及成本上的優勢增加市場份額,提高銷售量。 高壓產品需求強烈 • 高壓MosFET的需求隨著電動車以及5G的快速增加,雖說供給也快速的上升,但是因為高壓 MosFET的競爭主要是看產品的效能,因此總體的供需並非主要影響因素。歐美廠商在這方面有 大量優勢,且持續的增加投入。
  34. 34. 34 MosFET國內外個股介紹 05
  35. 35. 35 MosFET國內外主要大廠 資料來源:CMoney 上市別 市值(單位:億美元) 營業項目 Infineon 2000年上市 200 微控制器、記憶體、通訊IC ON Semi 1999年上市 28.93 高能效連接、傳感、電源管理、模 擬、邏輯、時序、分立及定製器件 Renesas 2010年上市 197.28 LCD驅動器積體電路、智慧卡微控 制器、射頻積體電路(RF-IC)、大 功率放大器、混合信號積體電路、 系統級晶片(SoC)、系統級封裝 (SiP) Toshiba 2017年上市 98.86 消費性電子 STM 1998年上市 207.76 專用積體電路、記憶體(快閃記憶 體、EEPROM)、單片機、智慧卡、 類比元件功率積體電路 大中(6435) 2016年上櫃 1.34 功率元件(MOSFET & IGBT)、高壓 積體電路(HV IC)設計 杰力(5299) 2018年上櫃 1.32 功率金氧半場效電晶體 尼克森(3317) 2007年上櫃 0.96 高、中、低電壓功率金氧半場效電 晶、線性穩壓IC、切換型穩壓IC、 脈衝控制IC、運算放大器與比較器 IC 茂矽(2342) 1995年上市 0.28 MOSFET、Diode/MCD、 Analog/TVS
  36. 36. 36 MosFET國外大廠概況 • 因應各國針對新能源政策、產業發展方向的影響,MosFET在車用電 子市場需求大增,缺貨問題嚴重,價格調漲,供需失衡。如中國推出 「雙積分」政策,就是車廠賣出傳統汽車的同時也必須賣出一定比例 的電動車配額,否則就會遭罰款。 • 國際大廠轉往生產高毛利率領域,如MosFET和IGBT,並積極發展碳 化矽和氮化鎵。 • 由於Infenion本身為世界第二大半導體廠商,於國際車廠及車用電子 系統廠關係緊密,加上技術具優勢,因此在功率半導體嶺與十五年位 居第一。 • Infineon、ON Semi、Renesas、Toshiba、STM等國外大廠皆是半 導體垂直整合型(IDM)公司。 [類別名 稱] 26.3% [類別名 稱] 12.8% [類別名 稱] 9.2% [類別名 稱] 7.4% [類別名 稱] 6.8% 全球功率MOSFET市佔比 資料來源:理財周刊
  37. 37. 37 • 平均每年投入銷售額的17%用於研發。擁有41000項專利。 • 目前具 12 吋晶圓廠製造 Power MosFET 量產能力,計劃興建第二 座,預計12 吋廠在功率與感測器半導體的前段製程上具有 6% 成本效 益,能為毛利帶來約 2% 增幅,因此未來將持續擴大 12 吋晶圓製造比 例。 • 為因應高電壓功率MosFET市場與技術需求,其中一項發展重點是寬 能矽化合物半導體應用,能達到高功率與高切換頻率需求。因此積極 開發SiC功率MOSFET產品。 • 2019年6月3日Infineon宣布以90億歐元併購美國半導體廠商 Cypress,藉由Cypress產品線,將補足MCU、Connectivity及NOR Flash,讓Infineon在車應用布局更加完整。 20.2 21.4 22.5 21.8 21.9 22.2 19 20 21 22 23 18Q2 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 19Q3 營業收入(億美元) 一般電 源管理 31% 工業控 制 17% 車用 43% 安全控 制 9% 營收組成 MosFET國內外大廠-Infineon 資料來源:科技新報
  38. 38. 38 • 2016年收購Fairchild,ON Semi可望成為第二大供應商,ON Semi 擁有豐富的低功率半導體元件產品,Fairchild的產品則著重於較高功 率應用。 • SiC MosFET高能效、小外形、強固和高性價比的高頻設計,用於汽 車、可再生能源和數據中心電源系統和高增長終端應用領域如汽車DC- DC、電動汽車車載充電機、太陽能、不間斷電源及伺服器電源。 • 由於器件的更小占位,可顯著降低運行成本和整體系統尺寸。這些特 性使需要的熱管理更少,進一步減少物料單(BoM)成本、尺寸和重 量,減少電磁干擾(EMI)。 14.56 15.42 15.03 13.87 13.48 13.82 12 13 14 15 16 18Q2 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 19Q3 營業收入(億美元) 通信 14% 車用電子 31% 工業 27% 電源管理 6% 雲端計算 [百分比] 消費電子 13% 產品收入比例 MosFET國內外大廠-ON Semi 資料來源:資通電子報
  39. 39. 39 • 2018年Renesas電子以67億美元,收購美國IDT,看準其無線網路、 數據儲存晶片能力,加強在自動駕駛技術的競爭力。 • 2018年車用及工廠自動化產業之半導體需求減弱,營收年減3.1%,大 規模刪減人員。 • 2013年Renesas淡出低階MosFET市場開始轉往中高階發展。 • 日本Nissan採用瑞薩創新型高性能汽車電子技術應用於其ProPILOT 2.0智控領航系統。採用Renesas R-Car汽車系統級晶片(SoC)及 RH850汽車微控制器(MCU)。使判斷和控制操作能夠更準確。 • 2019年3月因中國車市需求下滑,旗下14間工廠中的13間工廠暫時停 產,多間台廠包括台積電、日月光等代工廠受到影響。 0.86 6.27 0.11 0.23 -2 0 2 4 6 8 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 營業收入(億美元) 工廠自動 化(MCU , SoC,MP… 家用電器 (MCUs ) 35% 電能表 (MCUs ) 25% RENESAS產品比例 MosFET國內外大廠-Renesas 資料來源:EDOM
  40. 40. 40 • 東芝電子元件推出新一代650V Superjunction功率MosFET – TK040N65Z,其用於資料中心的伺服器電源、太陽能(PV)功率調節 器、不斷電系統(UPS)及其他工業應用。 • 東芝推出針對車用三相無刷馬達應用的小型化功率MosFET閘極驅動智 慧功率元件(IPD)。相關車用馬達驅動產品,提供高低階功率開關保護。 IPD可由微控制器(MCU)直接控制,並提供MCU診斷回饋。 • 東芝提供應用於IGBT/MosFET柵極驅動的光耦,適合應用 於像逆變器和伺服器等在電噪聲環境中的安裝應用。 82.3 79.28 94.38 75.36 0 20 40 60 80 100 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 營業收入(百萬美元) MosFET國內外大廠-Toshiba 發電機組 60% 維修保養 38% 其他 2% 產品營收占比 資料來源:Digitimes
  41. 41. 41 • 馬達需要大電流才會旋轉,控制馬達電流停、開,都需要耐大電壓、 大電流的半導體元件,SiC取代矽做成開關,至少可讓馬達省電10%。 Tesla Model 3就採用意法半導體(STM)的SiC半導體模組。 • 為即將推出之新一代電動汽車的先進車載充電器(On-Board Charger,OBC)提供功率電子元件。透過升級車載充電器,並利用 SiC 功率半導體(MOSFET 和整流二極體),進一步降低充電器的尺 寸、重量和成本,同時提升充電效能,讓未來的車款更具吸引力和更 環保。 • STM的溝槽式低壓MosFET STripFET F7系列將擴增60V的產品線,大 幅提高了導通能效與開關性能。 2648 2076 2173 2553 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 18Q4 19Q1 19Q2 19Q3 營業收入(億美元) 車用電子 39% 消費型產 品 35% MCU 26% 產品佔比 MosFET國內外大廠-STM 資料來源:中時電子報
  42. 42. 42 • 過去二、三年以來,全球MOSFET明顯呈現供給不足,主要由於近幾 年電動車及車用電子的使用快速成長,使得歐美及日本技術較先進的 MosFET廠,將主要的接單重心移往車用市場等高階的高壓產品為主, 而原本以3C為主要需求來源的的中低壓產品,由台廠填補,但產能仍 吃緊 • 第三季功率半導體訂單大舉的湧入,現有產能無法滿足市場的需求, 導致個人電腦或伺服器、物聯網、5G基礎建設的功率元件訂單轉向下 給台灣MosFET供應商 • 國內MosFET廠除了茂矽幾乎都是代工生產(OEM)型公司 • 面臨中國廠商大量主攻低壓MosFET,台廠未來必須逐漸由中低壓轉向 中高壓產品,才能擺脫陸廠殺價壓力 MosFET國內大廠概況 美國 53% 歐洲 2% 日本 1% 中國 11% 台灣 16% 其他 17% 全球MOSFET銷售額佔比 資料來源:工商時報
  43. 43. 43 • 2018年MosFET供不應求,因AI、車用電子等用量大。大中將主力放 在伺服器、主機板和筆電等市場,但是受限產能問題,對新應用佈局 比例不高,目前在IGBT僅配置部分資源。 • 2019年全球各地5G基地台布建已經進入高速成長期,帶動金氧半場效 電晶體(MosFET)需求大增。 • 國際IDM大廠因應5G、資料中心等應用,開始將產能移轉至中高階 MosFET市場,使得供給逐步減少。將有助於國內大廠。 • 大中正規劃以氮化鎵(GaN)卡位資料中心供應鏈 704.12 635.99 607.83 483.82 0 200 400 600 800 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 營業收入(百萬元) PC(DT/NB ) 70% 工業應用 (驅動馬達 為主) 7% 電源供應器 5% 手持裝置 5% 網路通訊 4% 其他 9% 營收比重 MosFET國內外大廠-大中(6435) 資料來源:工商時報
  44. 44. 44 • 因個人電腦及伺服器應用因搭載新一代處理器而提高MOSFET用量, 先進駕駛輔助系統(ADAS)等車用電子也因增加感測器應用而需要 增加MosFET用量。 • 5G基礎建設需求爆發,在同時支援Sub-6GHz及mmWave(毫米 波)情況下,基地台及網通設備的MosFET搭載量較4G LTE增加數 倍。 • 受惠於外商退出低壓功率元件市場,使得杰力成功取得更多商用NB品 牌客戶,未來替代外商空出的NB市場還很大,杰力在商用NB市場的 佔有率可望再攀高。 345.16 393.91 394.75 380.58 424.99 0 200 400 600 18Q2 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 營業收入(百萬元) 電晶體 70% 電源管理 IC 18% COMBO IC 12% 產品營收比重 MosFET國內外大廠-杰力(5299) 資料來源:經濟日報
  45. 45. 45 • 尼克森推出全新封裝技術PowerFET系列產品,大幅提升熱散逸的能 力;同時,因將晶片直接和封裝外殼作連接,也降低傳統封裝打線 (Wire Bonding)所必然產生的打線阻抗。 • 搭配使用新一代Low Gate Charge 結構元件製程技術,有效降低交換 損失,並提升電源的轉換效率和降低MosFET的表面溫度。 • 2019上半年美中貿易戰影響終端需求,加上Intel處理器缺貨壓抑PC 供應鏈出貨,MosFET等功率半導體市場需求不佳,但尼克森因受惠 於美中貿易戰轉單效益,第二季及上半年營運表現優於預期。 657.69 537.54 603.75 733.8 0 200 400 600 800 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 營業收入(百萬元) 功率金氧 半場效電 晶體 86% 電源管理 IC 7% 其他 7% 產品營收比重 MosFET國內外大廠-尼克森(3317) 資料來源:Digitimes
  46. 46. 46 • 主打中壓MosFET代工市場。 • 金氧半場效電晶體(MosFET)市場庫存問題不大,殺價才是問題,殺價 壓力主要來自中國大陸廠商。 • 高效能MosFET製程產品部分開始進入量產,並與特定客戶合作開發 車用二極體相關技術,以滿足未來車用市場規格要求。 • 朋程與璟茂,完成3800萬股私募增資募集,籌得近新台幣5.2億元資 金。此私募資金將用為擴充產能、充實營運資金及因應未來發展之所 需。茂矽目前代工生產MosFET產品,未來計畫進一步擴大合作IGBT 領域。 500.72 467.84 368.66 263.2 0 100 200 300 400 500 600 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 營業收入(百萬元) MOSFE T 57% 二極體 28% 其他 15% 產品比重 MosFET國內外大廠-茂矽(2342) 資料來源:中時電子報、moneybar財經商業資訊社
  47. 47. 47 結論 • 電動車產業前景看好及5G天線的增設推升高壓MosFET的需求,而PC中的CPU、GPU供電相數增加以 及USB Type-C的使用推升了中低壓MosFET的需求 • 中壓低產品報價下降。8吋的產能逐漸釋放, 8吋的需求雖也小幅度增加,但供不應求的情況將趨緩。 未來高壓產品改採12吋大量製成後,更多的8吋產能將被空出。 • 市場上的主要供應商朝著利基型的高壓MosFET發展,逐漸退出中低壓市場。因此台灣與中國的中低壓 廠商可以利用管理以及成本上的優勢增加市場份額,提高銷售量。 • 高壓MosFET的需求隨著電動車以及5G的非常快速增加,雖說供給也快速的上升,但是因為高壓 MosFET的競爭主要是看產品的效能,因次總體的供需並非主要影響因素。歐美廠商在這方面有大量優 勢,且持續的增加投入。 • 國際大廠轉往生產中高壓產品,追逐更高毛利率,主要製造中低壓產品的台廠因而受惠於轉單效應,但 是受到大陸中低壓產品的殺價競爭,勢必也要逐漸轉往生產中高壓產品。
  48. 48. 48 附錄-毫米波特色為高頻率短波長 資料來源:半導體行業觀察 名稱 符號 頻率 波段 波長 甚低頻 VLF 3-30KHz 長波段 100Km-1000Km 低頻 VF 30-300KHz 長波 1Km-10Km 中頻 MF 0.3-3MHz 中波 100m-1Km 高頻 HF 3-30MHz 短波 10m-100m 甚高頻 VHF 30-300MHz 米波 1m-10m 超高頻 UHF 0.3-3GHz 分米波 0.1m-1m 特高頻 SHF 3-30GHz 釐米波 1cm-10cm 極高頻 EHF 30-300GHz 毫米波 1mm-10mm
  • ssuserb9b912

    Aug. 16, 2021
  • ssusere1f881

    May. 25, 2020
  • ssuser9995cc

    Feb. 19, 2020
  • WeiChiehMa

    Feb. 10, 2020
  • Peter_JC_Yang

    Jan. 7, 2020

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