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MOSFET最新市场报告:规模冲百亿美元,留意交期延长变数

发布时间:2021-11-03 来源: 责任编辑:wenwei

【导读】MOSFET是最常见的金属氧化物半导体场效电晶体,终端应用在工业、汽车、消费性电子、通讯等领域,对MOSFET皆有不同的性能要求,数量上的需求也日益高涨。


目前由于晶圆代工产能紧缺、新冠肺炎疫情影响,MOSFET交期普遍延长至26周以上,甚至最长达52周,显示市场需求强劲,产品报价也逐渐提高。


根据TrendForce研究显示,MOSFET、IGBT与Bipolar属于功率半导体元件(电晶体领域),用来做为半导体开关,其中MOSFET长年占比超过五成,2020年占52.9%,2021年由于市场需求旺盛,占比有望小幅提升至54.2%。


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TrendForce进一步表示,2020年全球MOSFET市场规模为79亿美元,与2018、2019年相近,2021上半年由于消费性电子市场需求居高不下,MOSFET无论是在出货量或平均售价都有成长,2021年整体市场规模将达97亿美元,年成长22.8%。


展望2022年,消费电子市场需求预计持稳,车用市场将接续消费电子市场需求,成为MOSFET成长主要推动力,整体MOSFET市场规模将达100亿美元。


工业需求最高


从功率半导体元件市场来看,用于工业领域比重最高,包括电机控制、轨道交通、无线电力供给、能源控制、智慧电网等领域,占比长期大于三成,预计2021年将达35%;再来则是汽车应用占29%,将随着新能源车/电动车发展让车用、高压MOSFET市场逐渐扩大。此外,消费性电子在2021年因笔记型电脑、智能手机、穿戴装置、快充头等需求提高,占比也达18%,而通讯、运算领域分别占10%与7%。


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(一)消费应用电子需求:快充


由于5G智能手机传输速度较4G更快,射频元件数量更多,不可避免将增加功耗、耗电速度。随着使用者对充电效率要求逐步提升,品牌厂推出USB-PD快充功能,目前大多以Type-C线材做为快充的充电线材,为支援更高规格的传输电压,需添加同步整流的MOSFET调整优化,增加MOSFET的用量。


在材料方面,随着GaN技术发展与普及,USB Type-C PD充电器市场日新月异,高功率密度、体积小的充电器渐成主流,发热量低、体积小之GaN也就成为MOSFET在快充上发挥的最佳材料。


(二)通讯需求:5G基站


5G基站是5G网络的核心设备,5G基站采用Massive MIMO技术,需要32通道、64通道等多通道架构,在提高系统通道容量同时,导致5G基站的功耗、成本提升。5G基站功耗为4G的两倍,而降低功耗需求,则增加对MOSFET的低耗损、高热稳定性要求。此外,5G基站因频段较4G更高,覆盖范围较窄,因此需使用的5G基站将大幅增加,总体基站数量需求是4G的2~3倍,提高了对MOSFET的需求。总体来说,5G基站使用的MOSFET达4G基站5~10倍,低、中、高压MOSFET皆有。


而5G网络布建带来数据中心、云端服务规模提升,架设服务器亦带动AC/DC Converter、DC/DC Converter等电源管理模组需求,故通讯用MOSFET也成为需求之一。


(三)汽车应用需求:新能源车


新能源车前进需要更多MOSFET等功率半导体元件协同运作,在传统燃油汽车中,各类供电元件从电池取电,电池电压通常有24V和12V两种;新能源车的动力电池电压一般高达336V、384V,甚至电动大客车的电压要580~600V,因此新能源车在高压和低压系统间需功率半导体元件进行调压,实现高低压系统间的电流流动,让各汽车电子零组件功能发挥作用。


汽车电池支持的电子零组件用电电压各有不同,因此须在电的传输过程进行电压转换,无论是降压或是升压,都是随着MOSFET不断开关而逐步变化,因此MOSFET要考虑的是流经电流与耐受电压,另外在应用中要考虑开关频率、开关噪音和Oscillation Damping(阻尼震荡)、DPM(动态电源管理)设计。


随着汽车电子零组件增加,功率半导体元件乃至MOSFET的应用也不断增加,原本一辆最基本汽车配备约90颗MOSFET,新能源车则可能需要200颗MOSFET,甚至高阶新能源车的MOSFET用量可达到400颗,随着新能源车功能的叠加,未来需求数量还可能往上提升。


(四)工业应用需求:工业自动化、充电桩


工业领域为功率半导体元件应用最多的领域,大部分工业设备均需要使用MOSFET,且工业产业正朝自动化方向发展。与传统Si MOSFET、IGBT产品相比,在工业领域使用SiC MOSFET可实现高耐压性、高速开关与低导通电阻,并有助于降低功耗和系统小型化,是当前所有厂商发展重心。


此外,充电桩属工业领域,需通过工业认证。充电桩是新能源车要普及的关键,且充电时间越短、适应各种环境进行大功率充电,是充电桩统一的目标,而功率半导体元件是实现电能转换的核心元件。在充电桩中,需要AC/DC Converter、DC/DC Converter等装置进行电压和频率的转换,随着缩短充电时间的要求,功率半导体元件则需具备耐高压特性,故SiC MOSFET将逐渐在充电桩中渗透,并朝降低热阻、减少高频工作的开关损耗等特性发展。


新冠冲击出货留意交期延长变数


2020年第三~四季各品牌商与系统厂启动备货以供消费性电子市场所需,MOSFET市况复苏,全球MOSFET季出货量达百亿水平;2021年第一~二季需备货与补足库存,整体出货量分别达到109亿颗和108亿颗。


进入2021下半年,虽2021年第三季为传统电子业出货旺季,然由于新冠肺炎疫情在马来西亚造成严重影响,而马来西亚是IDM厂商生产重镇之一,Infineon、Renesas、Toshiba等厂商在当地设有MOSFET晶圆厂或封测厂,供货动能全面受限、交期延长,故2021年第三季MOSFET出货量可能不若往年成长显著,估仅能维持在105亿颗水准,季减3%。


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◆低电压MOSFET应用广泛


第四季若马来西亚的新冠肺炎疫情能缓解,各厂产能利用率能有提升,在IDM厂商MOSFET交期顺畅下,出货量应能维持与2021年第三季相同水平,否则仍需留意交货日期存在继续延长的可能性。


MOSFET按照电压(Vds)区分为低电压(Vds<40V)、中电压(40V<Vds<400V)与高电压(Vds>400V),越往高电压所需的技术、结构、材料更为复杂,目前材料大部分仍采用矽(Si),并往第三代半导体碳化矽(SiC)、氮化镓(GaN)发展为趋势。


低电压MOSFET应用广泛,因数量庞大故市场占比最高,2021上半年消费电子市场需求强劲,低电压MOSFET相对需求也较迫切,市场规模成长幅度也较明显,Vds<40V的MOSFET于2021年市场规模将达36亿美元;此外,中电压与高电压MOSFET大量使用在工业、电网、基站、汽车、电动车等领域,市场需求亦逐年成长,已然成为2022年各厂商重点发展项目之一。



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