MOSFET(莫斯菲),Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物半導體-場效電晶體(簡稱:金氧半場效-電晶體),縮寫:MOSFET,跟我們日常生活密不可分,應用範圍很廣,包含筆電、手機、工業、能源產品、電動車都大量應用,是電子產品必要關鍵零件之一,簡單說就是扮演「電源控制元件」的角色。
原理:在電晶體中當電子從源極經過電子通道在汲極流出,控制電子能否順利流出的關鍵就是MOSFET,當我們在閘極施加電壓,下方電子通道就會打開,電子就可以順利流出,它的功能就像水龍頭扮演控制水流從進水口到出水口的角色。
市場商機驚人
IC設計公司會把設計好的MOSFET電路圖交給晶圓代工廠(台積電、聯電、世界先進等)生產,大量新應用不斷增加,特別是高階MOSFET應用於電動車等,研調機構預估到2022年MOSFET市場規模高達75億美元。車用佔比估22%,計算與儲存估19%,工業用估14%。
供給吃緊醞釀漲價
因為筆電及平板、WiFi 6設備、伺服器、遊戲機等新訂單持續湧入,車用晶片需求大舉回升,加上IDM廠擴大委外,六吋及八吋晶圓代工產能全面吃緊,交期拉長,投片成本也陸續從第三季起漲價約15~20%,中國大陸MOSFET廠已調漲價格10~20%,台灣業者最快明(2021)年第一季有機會轉嫁客戶,反映成本提升。
筆電市場:英特爾及超微筆電新平台支援PCIe Gen 4及USB 4,同時加入AI運算功能,單一系統對MOSFET需求及採用量倍增,在訂單排程上已是選擇性接單,高毛利訂單將優先出貨。
5G快充商機:2020年5G智慧手機市場規模大約落在二億支左右,進入2021年後將可望翻倍成長至四億支以上,5G手機傳輸速度更快,波長較短,天線變多,耗電變快,USB-PD快充功能成為標準配備,各廠多以Type-C線材做為快充的充電線材,為支援更高規格的傳輸電壓,MOSFET也必須同步升級。
八吋晶圓產能供給緊缺狀況下,品牌廠與OEM/ODM廠已預定台灣MOSFET供應鏈2021年上半年訂單,當中包含中國前四大智慧手機品牌及相關行動配件廠,使MOSFET廠順利搭上5G智慧機的快充列車。
電動車市場:根據拓墣產業研究院的數據,2021年電動車預估成長36.7%,占全球新車銷售量近4%,從長期產業趨勢來看,功率元件產業重點發展項目一定是電動車。
電動車的需求帶動不同電壓供電需求,難度更高,功率更大,更需要耐高溫、高壓,更穩定的特性,這塊市場幾乎都掌握在國際大廠手中,英飛凌(Infineon)就是業界龍頭,市占率約在20%左右,無論是MOSFET、IGBT、GaN、SiC都有完整的產品線。
第三代寬能隙材料功率元件
近年來各大廠積極研究新材料採用氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)的新製程,雖然成本大幅增加,SiC功率元件價格約為矽基元件五倍,但是導入電源轉換器可提升電動車與電網間更高的運作效率、提高系統穩定度、系統及裝置小型化、縮短充電時間、延長電動車續航力等,在車載充電器及快充設備領域非常具有發展潛力。
SiC較矽基元件具耐高壓、對應更高輸出功率、降低周邊電子元件損壞率、於嚴苛環境下信賴性高等優勢,在快充領域應用有很大發展潛力。同時,SiC元件可縮小快速充電樁的體積,延伸好處是能提升快充站土地利用坪效。
根據德儀TI的說法,GaN到2021年成本將會大幅降低至1.37倍,2024~2026年出現交叉,甚至2027年GaN的成本將會遠遠低於傳統矽製程Silicon。
台灣領導廠商
漢磊投控在SiC市場布局最早,旗下晶圓代工廠漢磊科提供四吋及六吋SiC晶圓代工,磊晶廠嘉晶(3016)提供四吋及六吋SiC磊晶矽晶圓,均已獲客戶認證並進入量產,昇陽半(8028)則是專精SiC晶圓薄化。
杰力(5299)是國內少數同時具有電源管理IC及MOSFET設計能力的公司,持續往GaN技術投入研發,據傳大中(6435)與杰力在技術上都已經有所突破。
富鼎(8261)有低壓產品之外,中高壓的MOSFET,有能力直接與國際大廠競爭,今年SiC產品已經完成開發,尼克森及富鼎的碳化矽二極體已開始出貨,2021年台灣MOSFET廠在GaN及SiC領域就有機會看到營收貢獻。
股民當家團隊對於新一代半導體材料Sic、GaN在電動車與快充領域特別感興趣,試想現在全市場都在講天鈺、通嘉、偉詮電、鈺邦,只是手機快充─相關股票就一直噴漲!
各位有想過電動機車,電動汽車電流電壓更高,如何才能充得更快、更安全,未來商機更大!一旦時機成熟,形成市場共識,天鈺就只是小菜罷了~
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