簡析MOSFET產業供應現狀

作者 : Elaine Lin,ESMC

近來因東南亞疫情持續升溫,已有國際IDM調整自有晶圓廠產能,有業者預計,這一變化將掀起新一輪漲價。目前,MOSFET供應現狀如何?

多重因素為全球MOSFET供應添「變數」

東亞疫情嚴峻,國際整合元件製造(IDM)大廠安森美(ON Semiconductor)於7月9日通知客戶,受馬拉西亞無期限「封國」影響,其Seremban、ISMF兩處工廠目前均關閉,該公司目前正與當地政府協調,期望將工廠列入可維持60%人力生產的名單中;至於Amkor封測廠則維持60%人力生產,強調此次停工大幅影響公司的製造能力,提醒客戶留意交貨日期存在繼續延長的可能性。

7月,業內人士向國際電子商情(ESMC)透露,全球成熟晶圓產能短缺,但來自5G、汽車等領域的需求訂單持續湧入,IDM大廠訂單排到年底,MOSFET交期延長至21周,供不應求市況帶動價格逐季上漲;與此同時,因海外疫情嚴峻影響部分產能,加IDM大廠普遍優先將產能投入到高利潤的車用、工控等中高壓MOSFET,造成利潤空間較小中、低壓MOSFET缺口擴大。

8月,有供應鏈人士透露,因8吋產能緊張,包括英飛凌(Infineon)、安森美等大廠在更早之前已採取行動,削減薄利的消費類低壓MOSFET產量,來增加高利潤的汽車高壓MOSFET產能。該人士預計在這一變化下,低壓MOSFET供應商們將在第三季稍晚掀起新一輪漲價潮。

針對這些消息,英飛凌、安森美均未公開置評。

據國際電子商情瞭解,此前包括英飛凌、意法半導體(STMicroelectronics)、安森美等國際IDM廠商都有針對MOSFET產品發出漲價函。另外,台系大廠新唐科技也在本周向客戶發出漲價通知,由於第三季晶圓市場持續的供不應求情況造成產能失調,決定對其用於微控制器(MCU)和功率晶片的晶圓代工服務價格作出調整,調幅為現行的基礎調高15%,新價格自9月起執行。

意法半導體也表示,近來東南亞地區疫情嚴峻,其位於馬來西亞一處廠房在本月16日因疫情而短暫關閉,但事件影響有限,工廠也於昨(18)日重啟運作。

功率元件——MOSFET的地位和角色

公開資料顯示,功率元件是離散元件的一個重要分支,可分為功率離散元件、功率模組和功率IC三大類。據瞭解,功率元件是進行電能(功率)處理的核心元件,用於改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉換等。其應用領域極其廣泛,幾乎涵蓋汽車電子、工業控制、消費電子、太陽能、風電、資料中心、電腦、照明、軌道交通等產業。

MOSFET則是功率離散元件的主體之一,最早可以追溯到1960年。具有輸入阻抗高、驅動功率低、開關速度快、無二次擊穿、安全工作區寬、熱穩定性好等優點,無論是在IC設計裡,還是板級電路應用上,都十分廣泛。尤其在大功率半導體領域,各種結構的MOSFET更是發揮著不可替代的作用。

據悉,以MOSFET為代表的功率元件在汽車領域的應用主要輔助驅動各種電動馬達,包括通風系統、雨刮器、電動車窗等;同時,在電動助力轉向系統、煞車系統等動力控制系統,以及DC/DC轉換器、電池管理系統等功率變換模組中也發揮著關鍵的作用。

除了MOSFET,功率離散元件還包括IGBT、功率二極體、功率雙極電晶體、晶閘管。事實上,功率離散元件發展史長達半個世紀,其應用史可以追溯到20世紀50年代,這裡就不過多贅述。

從發展來看,最早的功率元件以不可控型的二/三極管為主,主要用於工業和電力系統;之後是半控型的晶閘管,主要用於實現可控性改良;再者是全控型的MOSFET和IGBT等,主要用於實現高頻率、大幅提升低損耗性能;此後,相比普通MOSFEF導通電阻更小,體積小,損耗更低的超結MOSFET出現,滿足了市場大功率和高頻化的應用需求。

經過半個世紀的發展,由於半導體材料矽(Si)的性能開發已接近物理極限,以碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)的第三代半導體材料的發展開始受到重視。

競爭格局

國際電子商情瞭解到,全球MOSFET市場格局主要以高、中、低階市場來劃分。高階市場是一線的歐美、日系品牌,長期佔據70%的市場份額,主要產品為IGBT和中高壓MOSFET;中階市場是台系、韓國二線品牌;中階端產品為國產品牌,以二極體、低壓MOSFET、晶閘管等。

功率離散元件是整個半導體晶片中最成熟,同時也是設計和製造門檻最低的晶片類型。雖然中國進入該領域發展腳步較晚,但得益於龐大的本土市場優勢和中國國產替代熱潮推動,早一批本土廠商已經在中國市場站穩腳跟,近年來產銷率不斷上漲,也將產品出口到海外市場。

據中國海關總署統計資料,2019~2021年,中國功率元件的出口數量均大於進口數量,從數量上實現了貿易順差。但整體來看,雖然中國功率元件產量較多,但主要以低階產品為主,核心競爭力不強,價格較低,高階功率元件產品主要依舊依賴進口。

中國本土廠商仍有較大的成長空間

據IHS統計,英飛凌、安森美、意法半導體、三菱電機(Mitsubishi Electric)、東芝半導體(Toshiba)是全球前五的功率元件供應商,市佔率達到42.6%,而前十大供應商的佔比達到60.6%。

需要注意的是,中國功率元件廠商包括新潔能、華微電子、揚傑科技、士蘭微、蘇州固鍀、捷捷微等主流功率元件廠商在2019年營收僅佔全球功率元件和模組市場的7.25%;中國市場佔比約18.13%,可見中國功率元件體量偏小,還有很大的成長空間。

近幾年來,中國廠商奮起直追,也在高階功率元件領域實現國產化 :聞泰科技推出針對5G電信基礎設施的高耐用的功率MOSFET——超微型MOSFET和LFPAK66封裝的P通道MOSFET;華潤微聚焦車載、工控領域MOSFET產品研發;比亞迪和斯達半導體已在中國新能源汽車IGBT領域佔據可觀份額;中車時代也在軌道交通、新能源汽車等多個領域得到認可。另外,聞泰科技、華潤微、揚傑科技等廠商還積極佈局和發展第三代半導體業務。

機構也看好全球功率離散元件市場未來發展態勢。據Omdia最新預測中,全球功率離散元件市場規模到2024年預計將增長至172億美元,相比2020年增長近18%。中國功率元件整體自給率仍不足10%,國產替代空間巨大。

全球MOSFET廠商盤點

功率MOSFET佔全球功率元件市場規模的40%,且幾乎所有的客戶都在亞太地區。那麼,全球MOSFET廠商都有哪些呢?根據國際電子商情不完全統計,目前MOSFET廠商如下:

 

 

本文原刊登於ESMC網站

 

 

 

 

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