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MOSFET 国内 VS 国外

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MOSFET 国内 VS 国外


根据IHS及Gartner的相关统计,功率MOSFET占据约40%的全球功率器件市场规模。




宽禁带半导体材料迭代引领功率MOSFET性能演进



根据载流子种类与掺杂方式,MOSFET可以被分为4种类型:N沟道增强型、N沟道耗尽型、P沟道增强型、P沟道耗尽型。


由于功率MOSFET往往追求高频率与低功耗,且多用作开关器件,因此N沟道增强型是绝大多数功率MOSFET的选择。


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目前,市面上的主流功率MOSFET类型主要包括:由于技术变化形成的内部结构不同的Planar、Trench、Lateral、SuperJunction、Advanced Trench以及由于材料迭代形成的半导体材料改变的SiC、GaN。其中尽管材料迭代与技术变化属于并行关系,比如存在GaN Lateral MOSFET,但就目前而言,由于宽禁带半导体仍处于初步发展阶段,所有面世的宽禁带MOSFET的性能主要由材料性能决定,因此将所有不同结构的GaN MOSFET和SiC MOSFET 分别归为一个整体。




受益于世界的电动化、信息化以及对用电终端性能的更高追求,预计2022年功率MOSFET全球市场规模可达亿85美元


在《总览》中我们提到,功率半导体行业是一个需求驱动型的行业,因此功率MOSFET行业的市场空间主要源于对功率器件的需求为10kHz以上的工作频率以及5kW以下的输出功率的行业的市场空间。


而这8个行业的主要增长动力,又主要源于三个趋势:电动化趋势、信息化趋势以及对用电终端性能的更高追求趋势。


电动化趋势主要影响汽车电子以及工业这两个行业,汽车行业的电动化无疑是当今世界电动化最显著的一个特征,这既源于汽车行业每年全球近1亿量的产销量规模,也源自于汽车电动化后3-4倍的功率半导体用量规模增长;而工业则主要因为电动化带来整体用电量的提升,从而带动包括电源、太阳能逆变器等电力传输领域行业的增长。


信息化趋势主要影响无线设备、计算存储以及网络通讯这三个行业,就未来世界的趋势而言,无论是物联网或是AI,本质上都离不开更大程度上数据的收集、计算与传输,而数据量的增加,必将带来用电量与用电设备的增加,从而提高在这些设备中会被主要使用的功率MOSFET的市场空间。


对用电终端性能的更高追求趋势则主要影响音画设备、家用电器以及医疗设备这三个行业。所谓对用电终端性能的更高追求,包括更高的音画质、变频降噪等舒适感需求以及更精准多样的医疗设备检测等。以对电脑画质更高的要求为例,更高的电脑画质需求更高运算速度的GPU和更多的显存,更高运算速度的GPU和更多的显存又自然需求更多相的供电来驱动其稳定工作,而每一相供电都需要2-4个功率MOSFET。


受益于电动化、信息化以及对用电终端性能的更高追求带来的新增市场以及供需格局带来的价格变化,结合IHS、Yole Développement的相关测算,我们预计功率MOSFET市场在2018年将略高于2017年12%左右的增长速度达到13%,在2019年由于挖矿机、智能手机等下**业的需求不振维持市场规模不变,在2020年以后由于物联网、AI、5G等信息产业的兴起回升至4%的年化增长速度,至2022年实现约85亿美元的市场规模,对应的复合年增长率为4.87%。





一般来说,低端层次的功率MOSFET所满足的性能要求相对较低、容易达到,且这种MOSFET面临着无从继续进行生产工艺演进,或者对这种MOSFET进行生产工艺演进带来的成本超过了其相对于更先进MOSFET的使用成本优势。


对应到生产商的层面,我们认为该层次的功率MOSFET领先生产厂商生产工艺演进已经停止,绝大多数市场参与者的产品性能差异性小,此时价格成为下游厂商选择产品的主要原因。


中端层次的功率MOSFET所满足的性能要求适中,想要生产出相应性能的功率MOSFET具有一定的难度,对这种MOSFET进行生产工艺演进带来的成本低于其相对于更先进MOSFET的使用成本优势或并不存在更先进的MOSFET可选方案。


对应到生产商的层面,我们认为该层次的MOSFET领先生产厂商生产工艺演进仍在继续但已处于中后阶段,演进速度显著放缓,生产工艺演进积累各不相同的生产商产品性能存在一定的差异,此时下游厂商首先根据自己所需求的产品性能来选择生产商名录,其次再综合考虑价格、供货量等因素。


高端层次的功率MOSFET所满足的性能要求高,想要生产出相应性能的功率MOSFET存在较高的技术壁垒,并不存在更先进的MOSFET可选方案。


对应到生产商的层面,我们认为该层次的MOSFET领先生产厂商刚刚开启生产工艺演进,演进速度较快,仅有领先厂商能够生产该层次的MOSFET,此时下游厂商更为关注自己所需求的产品性能,对价格的敏感度较低。




长远来看单类MOSFET产品层次会由高端向低端逐年下移,研发实力为功率MOSFET企业核心竞争力




同时,我们认为功率半导体行业会因为社会电气化程度的加深对功率半导体提出的更高需求,而不断追求着更好的性能。因此,高端层次将不断涌现新的功率MOSFET类型(直至功率MOSFET结构被别的功率半导体结构替代),而低端层次性能较差的功率MOSFET类型的市场空间将不断被压缩。


Yole Développement也曾给出预判,未来五年会出现三个比较明显的结构变化趋势:Trench MOSFET将从中端下移至中低端,替代部分Planar MOSFET的低端市场,Advanced Trench(如SGT等)MOSFET将彻底下移至中端,替代Trench MOSFET在低压领域的中端市场,宽禁带(SiC、GaN等)MOSFET将更为广泛地占据高端市场。


因此对于一家功率MOSFET企业而言,无论是依赖成本控制能力来占据低端市场,或者依赖渠道能力来占据中端市场都不足以保障企业的长远发展,因为本质上无论现在的某类功率MOSFET占据着哪个层次的市场,长远来看都有市场空间被不断压缩的一天。欢迎注册论坛(www.21micro-grid.com),加入技术交流QQ群:电力电子技术与新能源 1105621549,关注*****:电力电子技术与新能源(Micro_Grid)


而如果一家企业能够凭借研发实力不断实现具备新涌现的高端层次功率MOSFET的生产能力,一方面可以帮助企业实现高端领域产品核心竞争力的不断增强,另一方面由于高中低端产品的渠道可以共用、生产成本会因为规模效应下降等原因,企业在中端产品和低端产品领域的核心竞争力也能协同增强。


因此我们认为从长远看来,研发实力为功率MOSFET企业核心竞争力。



中期来看,善驭风者助行高远



国际巨头垄断国内市场,“进口替代”空间利好纯设计企业



根据IHS的研究结果显示,全球功率MOSFET市场前十二大企业共占据84.2%的市场空间,其中仅有中国资本收购的外国企业Nexperia位列其中,占据3.6%的市场份额。


中国功率MOSFET市场前十一大企业共占据82.2%的市场空间,其中中国资本收购的外国企业Nexperia位列第八,占据3.2%的市场份额,中国企业士兰微位列第十,占据2.5%,二者合计为5.7%。


由于2017年中国功率MOSFET市场规模26.39亿美元,占据全球67.12亿元市场规模的39.3%,据此可以判断,中国功率MOSFET市场需求量与中国企业供给量存在巨大差距,中国功率MOSFET行业存在进口替代空间。


此外,由于国内功率半导体行业具备较高的实现进口替代的可能性,且短期内设计厂商可以利用晶圆代工厂的技术积累,通过聚焦于设计领域的研发,快速提升产品的性能与规模,因此短期内设计厂商相较于IDM厂商更容易把握“进口替代”进程,取得快速发展。(具体论证过程详见系列报告之一《功率半导体总览:致更高效、更精密、更清洁的世界》)


因此短期内国内功率MOSFET设计企业更容易把握进口替代机遇。



成本控制能力强的中国企业有望承接全球中低端产品的产能转移趋势



在前面我们指出低端功率MOSFET产品的核心竞争力在于成本控制能力。并且由于功率MOSFET产品层次的自然下移,部分中低端产品的核心竞争力也将从渠道能力向成本控制能力过渡。


而国内的功率MOSFET企业相较于国际厂商在成本方面具备天然优势。


与此同时,面对将要被进一步压低的利润率,以及由于近年来电动汽车行业的蓬勃发展使得相应的中高端MOSFET和IGBT的需求提高,欧美的功率半导体大厂往往选择更多地将毛利率低的中低端MOSFET产能转移至中高端MOSFET以及IGBT领域,会放弃毛利率较低的中低端MOSFET市场。


由于下游客户选用功率半导体时需要经过一段时间的验证周期,因此存在一定的替换成本,但由于国外厂商的直接退出,下游客户必须承受替换成本,此时成本控制能力更好的中国企业有望凭借更低的价格打入这些下游厂商的供货体系,从而实现企业规模的快速增长。



短期来看,久慎行者易御危厄



供弱需强,连续5个季度价格上涨帮助具备产能优势的功率MOSFET企业快速增长



2016年下半年,存储价格开始上涨,随后更带动12寸晶圆线价格于2017年1季度开始上涨,于是晶圆代工厂选择加快将产能从8寸线向12寸线转移,同时指纹识别芯片和双摄芯片在智能手机中的大量应用占据了大量的8寸线产能,生产功率MOSFET的8寸晶圆产能因此遭到挤压,市面上功率MOSFET供给下降。


与此同时,短期内区块链货币的火热带来矿机销量的提升、电动汽车占比的快速提高以及长期中社会电动化、信息化程度的加深都带来了对功率MOSFET的增量需求。


供给缩减的同时需求上升,功率MOSFET行业于2017年第三季度启动涨价潮。


而根据Future Electronics发布的2018Q4(2018年三季度)报告,功率MOSFET的涨价仍未终止,其中部分厂商产品货期仍在延长且价格仍在上涨。


功率MOSFET的涨价潮已持续了5个季度。在这五个季度中,我们认为,大部分功率MOSFET企业都享受了价格上涨带来的营收与利润规模红利,但具备产能优势的企业在此期间获得了超额的利好。



供强需弱,销售渠道优质、经营性现金流良好的企业更易熬过危机



根据Future Electronics的2018Q4报告似乎很容易得出功率MOSFET涨价潮仍在继续的结论,但我们对这件事保持着相对谨慎的态度。


首先是因为如果结合2018年Q2(2018年一季度)报告,尽管Q4是部分厂商仍在延长交期、提高价格,但毫无疑问整体而言功率MOSFET已经摆脱加速上涨的局面,开始趋于平缓。


同时无论是开启本轮半导体涨价潮的存储,或是同样主要使用8寸线生产的MCU,都体现出货期与价格平稳乃至下降的趋势,因此我们认为8寸线产能被部分释放,功率MOSFET供给增加。


从需求端而言,根据IDC数据,由于智能手机渗透率已上升至高位,截止到2018 年第三季度全球智能手机出货量连续下滑四个季度,我国智能手机出货量连续下滑六个季度。


此外,再叠加矿机市场热度熄灭等因素的造成的需求进一步下滑,我们认为从2018年四季度开始,由于功率MOSFET的产能供给增加而需求短期内减少,本轮价格上涨行情将遭到延缓甚至终止。


而在价格下降的时候,我们认为大部分企业都会经历营收和利润滞涨乃至下滑的影响,但下游销售渠道稳定的企业受到的影响相对较小。我们认为企业拥有好的渠道的体现应该包括:账期稳定、存货少、经营性现金流良好,而一家企业无论是账期延长或存货增加均会对经营性现金流造成负面的影响,因此我们认为良好的经营性现金流一定程度上可以代表企业拥有优质的下游渠道。


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来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2023-05-18
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