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乾貨!一文看懂MOSFET行業發展現狀:SIC襯底滲透有望提升

原文標題:2021年全球和中國MOSFET現狀及格局,國產化再度推進,SIC襯底滲透有望提升「圖」

一、MOSFET產業概述

1、分類狀況

功率半導體是控制電力裝置電能變換和進行電路控制的核心半導體器件,可對電路進行整流、分流、變壓、逆變、穩壓、變頻、功率控制等,其下游應用十分廣泛,涵蓋汽車、高鐵為代表的交通工具,手機、基站為代表的通訊裝置,光伏、風電為代表的新能源裝置,電視、空調為代表的消費產品等。MOSFET屬於單極型功率半導體,透過1980年代發展起來的矽基MOSFET工作頻率達到兆赫級,標誌功率器件正式進入電子應用時代。

MOSFET產業定位

資料來源:公開資料整理

2、市場定位

功率半導體器件按整合類別主要可以分為功率IC、功率模組、功率分立器件三大類,功率IC主要用於將功率分立器件與外圍驅動、控制、保護等電路整合,功率模組是將功率分立器件根據下游應用的特定需求封裝組成特定的模組,而功率分立器件(IGBT、MOSFET等)是對電路特定進行變化的核心。從產品結構來看,電源管理IC佔比61%,MOSFET佔比20%,IGBT佔比14%左右。

中國功率半導體產品結構佔比情況

資料來源:Odima,華經產業研究院整理

IGBT和MOSET、BJT對比

資料來源:公開資料整理

二、MOSFET技術歷程

MOSFET演進方向:更高的開關頻率、更高的功率密度以及更低的功耗。功率器件主要經歷了工藝進步、器件結構改進與使用寬禁帶材料三大方面的演進。未來溝槽MOSFET將替代部分平面MOSFET;遮蔽柵MOSFET將進一步替代溝槽MOSFET;高壓領域下,超級結MOSFET將替代更多傳統的VDMOS;以SiC、GaN為主的第三代半導體在高溫、高壓、高功率和高頻的領域將取代部分矽材料。

MOSFET技術迭代發展歷程

資料來源:公開資料整理

三、MOSFET產業鏈簡析

1、產業鏈簡析

目前,MOSFET等半導體企業採用的經營模式主要可以分為IDM模式和Fabless模式。IDM模式具有技術的內部整合優勢,有利於積累工藝經驗,但資金投入較大,且容易在半導體下行週期中受制於原有產能,陷入被動局面。隨著全球半導體產業分工的逐步細化,Fabless模式已成為晶片設計企業的主流經營模式之一,行業整體呈現IDM與Fabless共存的局面。

MOSFET產業鏈簡析

資料來源:公開資料整理

2、上游端:SIC 滲透率有望提高

與相同功率等級的Si MOSFET 相比,SiC MOSFET 導通電阻、開關損耗大幅降低,適用於更高的工作頻率,另由於其高溫工作特性,大大提高了高溫穩定性。但由於SiC MOSFET 的價格相當昂貴,限制了它的廣泛應用。碳化矽MOSFET主要用於1200V應用領域,取代目標是矽基IGBT。預計未來隨著成本SIC MOSFET成本持續下降,用SiC MOSFET替代IGBT,能有效減少開關損耗,實現散熱部件的小型化。另外,碳化矽MOSFET能夠在高頻條件下驅動,滿足嚴苛應用場景需求。目前主要應用於工業機器電源、高效率功率調節器的逆變器或轉換器中。

SIC MOSFET前道成本結構佔比情況

資料來源:Yole,華經產業研究院整理

3、下游端

MOSFET可分為中低壓和高壓產品,其中高壓MOSFET指電壓在400V以上的MOSFET功率器件,包括平面型和超級結型。高壓MOSFET工業級產品廣泛應用於新能源汽車直流充電樁、新能源汽車車載充電機、5G基站電源及通訊電源等, 消費級產品則主要應用在PC電源、介面卡、TV電源板和手機快充等領域。隨著新能源汽車/充電樁、智慧裝備製造、物聯網、光伏新能源等新興產業領域對高效能電子器件的需求增加,將給MOSFET提供巨大的市場機遇。

中國MOSFET下游應用結構佔比情況

資料來源:公開資料整理

各類功率器件的適用範圍

資料來源:英飛凌,華經產業研究院整理

四、MOSFET市場現狀

1、市場規模

MOSFET器件具有開關速度快、輸入阻抗高、熱穩定性好等特點,應用範圍涵蓋通訊、消費電子、汽車電子、工業控制、電源管理等中低壓高頻領域。隨著下游需求增長,2020年全球MOSFET市場規模超80元。國內而言,根據Odima資料顯示,2020年中國高壓超級結MOSFET產品的市場規模為4。2億美元,中低壓MOSFET產品銷售額為4。1億美元。

2018-2021年全球功率MOSFET市場規模及預測

資料來源:公開資料整理

2、市場結構

目前MOSFET仍主要以中低壓為主,高壓僅佔比15%左右,就趨勢而言,預計高低壓MOSFET將於未來逐漸分化,主要系中低壓MOSFET技術相對成熟,市場準入門檻較低。伴隨著終端市場的快速發展,下游需求的激增將不斷推動新的市場參與者湧入中低壓MOSFET領域,愈發激烈的市場競爭或將帶來產品價格及盈利空間的縮減。

2020年中國MOSFET市場結構佔比情況

資料來源:Odiam,華經產業研究院整理

五、MOSFET競爭格局

功率二極體、功率三極體、閘流體等分立器件產品大部分已實現國產化,而功率MOSFET特別是超級結MOSFET、IGBT等高階分立器件產品由於其技術及工藝的複雜度還較大程度上依賴進口,國內企業市場佔比較少,國產替代空間廣闊。全球MOSFET市場仍由歐、美、日等海外巨頭壟斷,但份額呈現下降趨勢,國產化趨勢明顯。CR5分別為59。8%,其中英飛凌為全球龍頭,佔比達24。4%,頭部廠商格局基本穩定,華潤微市場份額提升至20年同時士蘭微替代美格納進入全球市場規模前十,表面MOSFET國產化程序取得部分進展。

2020年全球MOSFET競爭格局佔比情況

資料來源:Odima,華經產業研究院整理

六、高壓MOSFET發展趨勢

高壓超級結細分市場國產化率較低,東微為國內龍頭。高壓超級結細分市場的主要份額被海外廠商佔據,包括英飛凌、德州儀器、安森美、意法半導體等國際功率半導體廠商,中國廠商仍處於追趕階段。據東微招股書,2019年新潔能佔有全球高壓超級結市場規模的1。7%,2020年東微半導/龍騰半導體分別佔有3。8%/0。7%,國產替代空間廣闊。

原文標題:2021年全球和中國MOSFET現狀及格局,國產化再度推進,SIC襯底滲透有望提升「圖」

華經產業研究院對中國MOSFET行業發展現狀、行業上下游產業鏈、競爭格局及重點企業等進行了深入剖析,最大限度地降低企業投資風險與經營成本,提高企業競爭力;並運用多種資料分析技術,對行業發展趨勢進行預測,以便企業能及時搶佔市場先機;更多詳細內容,請關注華經產業研究院出版的《2022-2027年中國MOSFET行業發展監測及投資戰略研究報告》。