东芝在中国因家电闻名,上世纪八十年代的中国电视上最经典的东芝广告,新时代的东芝几乎家喻户晓,东芝产品也以高品质著称,具备世界一流品质的东芝大功率半导体器件在工业领域也同样有着悠久的历史和良好的口碑。
功率半导体元件或简称功率元件,是电子装置的电能转换与电路控制的核心。主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制等,并同时可具有节能的功效,因此,功率元件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通等众多领域。▲图片来源于网络
功率元件全球市场规模约140亿美元
据麦姆斯咨询报道,电力电子市场规模预计将从2018年的390.3亿美元增长到2023年的510.1亿美元,2018~2023年预测期间的复合年增长率(CAGR)为5.5%。推动该市场增长的主要因素为电力基础设施的升级、便携式设备对高能效电池的需求增长。
功率元件全球市场规模约140亿美元,占全球半导体市场的3.5%,其中MOSFET规模约68亿美元、IGBT约12.6亿美元,占功率半导体元件分别为48%与9%;根据IEK调查指出,近年受惠电动汽车与油电混和车快速发展、汽车电子化比重提升以及手机快充、物联网(IoT)新应用兴起,功率元件在提高能源转换效率上占据重要地位,产业需求逐渐提升;而未来电动车半导体的需求为传统汽车的两倍以上,预期MOSFET等功率元件用量将大幅提升。
MOSFET与IGBT市场过去皆呈大厂寡占的态势,英飞凌、安森美与瑞萨占MOSFET市场近50%,IGBT市场英飞凌、三菱电机与富士电机三家市场占率更达61%;此类IDM垂直整合大厂以英飞凌为首,均优先将产能给毛利率较高的新产品,相继退出中低压MOSFET一般消费性产品线,导致MOSFET供需缺口扩大,使台厂自去年第2季开始即逐渐感受到转单效应,预料这股缺货风潮恐将持下去。
而在发展中国家地区,由于电力需求的增加,现有的电力资源正在被快速的消耗。全球对电力基础设施的需求和对可再生能源的使用的关注日益增加。全球各国政府不断增大对可再生能源的投资,比如太阳能和风能,并且不断制定出更好的上网电价补贴政策,以帮助和鼓励光伏项目的发展。
因此,随着功率半导体的不断发展和技术进步,功率器件下游产业的稳步扩张,未来在政策资金支持以及国内新能源汽车的蓬勃发展下,中国国内功率半导体产业将迎来黄金发展期。
MOSFET市场供需失衡
按器件类型细分,电力电子市场可分成功率分立器件、功率模组和功率集成电路(IC)。在2017年,功率IC占据了主要的电力电子市场份额。功率IC包括电源管理集成电路(PMIC)和专用集成电路(ASIC),主要用于高频、高功率放大和微波辐射等应用领域。
在晶圆供给方面,MOSFET与IGBT产品考量8吋光罩费用仅12吋的1/10,加以功率元件还有不漏电的要求,尚无法做到尺寸微缩等原因,台湾与大陆的MOSFET功率元件IC设计公司都投产在8吋晶圆厂;然而由于指纹辨识、影像感测器(CIS)、电源管理(ICPMIC)等IC产品,受到资安需求提升,对8吋晶圆需求亦增加,致使全球8吋晶圆投片量提升。
MOSFET市场的供需失衡,让台厂迎来多年以来难得的成长契机,上游IC设计方面,大中、杰力在PC市场与消费性电子产品较具竞争优势,预计下半年供需仍吃紧态势下,对下游的议价能力转强,有助其获利表现;在晶圆生产方面,世界先进8吋产能满载,加上电源管理营收占比持续提升改善产品组合,未来营运展望乐观。
新能源汽车行业高复合增长
按应用类型细分,电力电子市场可分为电源管理、驱动、不间断电源(UPS)、铁路牵引、交通运输、可再生能源等。在2018~2023年预测期间,交通运输应用领域的电力电子市场预计以最高复合年增长率增长,主要归因于混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)的产量不断增加和全球对电动汽车充电站的需求不断增加。
按垂直行业细分,电力电子市场可分为信息通信技术(ICT)、消费电子、能源和电力、工业、汽车、航空航天和国防等。在预测期内,汽车行业预计以最高复合年增长率(CAGR)增长,主要归因于混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)的数量日益增长和全球对轿车和其他乘用车的需求不断增加。
2023年按地区细分的电力电子市场预测(图片来源麦姆斯咨询)
按地区细分,亚太地区(APAC)在整个电力电子市场中占据了最大的市场份额,其次是欧洲。在预测期内,亚太地区的电力电子市场预计将快速增长。推动亚太地区市场发展的关键因素包括汽车和消费类应用对电力电子器件的需求增长以及在亚太地区拥有大量的电力电子制造企业。此外,工业、能源和电力行业对电力电子器件的需求也在推动该市场在亚太地区的进一步发展。
制约电力电子市场增长的关键因素
电力电子产业越来越关注于将多个功能集成到一个芯片中,从而导致器件设计变得复杂。复杂器件的设计和集成需要特殊的技能、稳健的方法和各种集成工具,这都会增加器件的成本。从而,高成本限制了用户向先进器件转换。因此,先进器件所需要的复杂设计和集成工艺,被认为是制约电力电子市场增长的关键因素。
然而,不同于第一代与第二代半导体材料,第三代半导体材料是以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体材料,在导热率、抗辐射能力、击穿电场能力、电子饱和速率等方面优势突出,更适用于高温、高频、抗辐射的场合。有关专家指出,第三代半导体器件将在新能源汽车、消费类电子领域实现大规模应用。
随着制备工艺逐步成熟和生产成本的不断降低,第三代半导体材料正以其优良的性能正在不断突破传统材料的瓶颈,成为半导体技术研究前沿和产业竞争焦点,美、日以及欧盟都在积极进行战略部署。美国已经将部署第三代半导体战略提升到国家层面,先后启动实施了“宽禁带半导体技术创新计划”“氮化物电子下一代技术计划”等,制定颁布了《国家先进制造战略规划》等法规条例。欧盟在第三代半导体发展中以联合研发项目为主,力图通过对各成员国的资源优化配置,使欧盟在半导体领域保持国际领先水平。日本作为全球第一个以半导体照明技术为主的国家,在第三代半导体器件制备与应用方面已经达到世界领先水平。
目前,国际电力电子市场的主要厂商有:英飞凌(德国)、三菱电机(日本)、德州仪器(美国)、安森美半导体(美国)、意法半导体(瑞士)、富士电机(日本)、瑞萨电子(日本)、东芝(日本)、恩智浦半导体(荷兰)、Vishay
Intertechnology(美国)、美信半导体(美国)、赛米控(德国)、ABB(瑞士)、日立(日本)、亚德诺半导体(美国)、罗姆半导体(日本)、力特(美国)、美高森美(美国)、微芯科技(美国)、丹佛斯(丹麦)等。
最近经常有客户问我们,国产MOS管什么品牌好?国产十大MOS管品牌有哪些?哪些国产MOS管品牌可以替代英飞凌MOS管等国外品牌?下面小编就来分析下国产MOS管品牌,探讨下国内外功率MOSFET器件的品牌对比及市场前景。首先来谈一谈十大认知度较高的国产MOS管品牌(排名不分先后):长电长晶科技,吉林华微,士兰微,华润华晶,新洁能,东光微,江苏捷捷微,乐山无线电,苏州固锝,先科。当然还有其他就不一一列举,其实比较起来很难说国产十大MOS管品牌哪个好,这个问题是见仁见智的,我们南山电子授权代理经销长晶科技和新洁能,小编就先说说这两个牌子,长电长晶科技不用多说了,从事电子元器件行业的应该都知道,细分领域多,主做二三极管,MOS管这块儿当然也做,例如CJ3400,CJ2301,CJ3134等都是稳定性较好,认知度较高,市场比较热销的MOS管型号,而新洁能MOS管相较于国内其他功率器件企业,新洁能资金实力并不突出,那么,它是如何在背景强大、资金充裕的国产MOS管竞争对手中脱颖而出?其技术“硬实力”如何?我们来看图说话:点击进入看图评论
国产MOS管
多年来,新洁能始终专注MOSFET、IGBT领域,取得了不少突破:是同时拥有“沟槽型功率MOSFET”、“超结功率MOSFET”、“屏蔽栅功率MOSFET ”及IGBT 四大产品平台的本土企业。在中高端功率器件领域,新洁能交出了不错的成绩单:2018年,新洁能位列中国功率半导体行业第六,这是新洁能连续第三个年头跻身全国前十功率半导体企业榜单。随着新洁能逐渐打开市场、提升品牌知名度,其产品亦从单一的MOSFET、IGBT芯片转为更具集成性的功率器件。
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研发技术
最后我们就来谈谈一个客户问的问题:哪些国产MOS管品牌可以替代英飞凌MOS管等国外品牌?国外认知度较高的品牌相信很多客户并不陌生:英飞凌,安森美,仙童,东芝,ST意法半导体,NXP,AOS等等。说实话英飞凌MOS管这些都是庞然大物,以高功率MOSFET为例,英飞凌、安森美、意法半导体均已推出先进的屏蔽栅功率和超结功率MOSFET,而国内有能力量产的厂商寥寥无几,且可靠性与适用性离一流厂商仍有差距。
这些都是实际存在的问题,我们想要进步就不能一叶遮目,避而不谈,但是我们相信专注于一个领域不停进步,新洁能已具备屏蔽栅功率和超结功率MOSFET特色工艺技术,其部分产品的参数性能与送样表现,与英飞凌、安森美等国际品牌相当。新洁能踌躇满志,计划在未来三年内,进一步树立起中国半导体品牌形象。为此,公司拟筹资数亿,用于以下三方面建设:研发更高性能功率器件、建设半导体封装测试生产线与研发高性能原材料碳化硅。手捧功率半导体领域耀眼的两颗“明珠”——MOSFET、IGBT,新洁能期待成为中高端市场稀缺标杆,与英飞凌、安森美同台竞技。展望未来,新洁能还将致力于攻破更高精尖技术,打造出更好的产品,树立中国半导体品牌形象。南山电子期待与新洁能共同进步,一路同行。
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