根據(jù)IHS及Gartner的相關(guān)統(tǒng)計(jì),功率MOSFET占據(jù)約40%的全球功率器件市場(chǎng)規(guī)模。
可以發(fā)現(xiàn),功率MOSFET的電壓驅(qū)動(dòng)、全控式和單極型特性決定了其在功率器件中的獨(dú)特定位:工作頻率相對(duì)最快、開(kāi)關(guān)損耗相對(duì)最小,但導(dǎo)通與關(guān)斷功耗相對(duì)較高、電壓與功率承載能力相對(duì)較弱。
寬禁帶半導(dǎo)體材料迭代引領(lǐng)功率MOSFET性能演進(jìn)
根據(jù)載流子種類與摻雜方式,MOSFET可以被分為4種類型:N溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型、P溝道增強(qiáng)型、P溝道耗盡型。
由于功率MOSFET往往追求高頻率與低功耗,且多用作開(kāi)關(guān)器件,因此N溝道增強(qiáng)型是絕大多數(shù)功率MOSFET的選擇。
目前,市面上的主流功率MOSFET類型主要包括:由于技術(shù)變化形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的Planar、Trench、Lateral、SuperJunction、Advanced Trench以及由于材料迭代形成的半導(dǎo)體材料改變的SiC、GaN。其中盡管材料迭代與技術(shù)變化屬于并行關(guān)系,比如存在GaN Lateral MOSFET,但就目前而言,由于寬禁帶半導(dǎo)體仍處于初步發(fā)展階段,所有面世的寬禁帶MOSFET的性能主要由材料性能決定,因此將所有不同結(jié)構(gòu)的GaN MOSFET和SiC MOSFET 分別歸為一個(gè)整體。
受益于世界的電動(dòng)化、信息化以及對(duì)用電終端性能的更高追求,預(yù)計(jì)2022年功率MOSFET全球市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá)億85美元
而這8個(gè)行業(yè)的主要增長(zhǎng)動(dòng)力,又主要源于三個(gè)趨勢(shì):電動(dòng)化趨勢(shì)、信息化趨勢(shì)以及對(duì)用電終端性能的更高追求趨勢(shì)。
電動(dòng)化趨勢(shì)主要影響汽車電子以及工業(yè)這兩個(gè)行業(yè),汽車行業(yè)的電動(dòng)化無(wú)疑是當(dāng)今世界電動(dòng)化最顯著的一個(gè)特征,這既源于汽車行業(yè)每年全球近1億量的產(chǎn)銷量規(guī)模,也源自于汽車電動(dòng)化后3-4倍的功率半導(dǎo)體用量規(guī)模增長(zhǎng);而工業(yè)則主要因?yàn)殡妱?dòng)化帶來(lái)整體用電量的提升,從而帶動(dòng)包括電源、太陽(yáng)能逆變器等電力傳輸領(lǐng)域行業(yè)的增長(zhǎng)。
信息化趨勢(shì)主要影響無(wú)線設(shè)備、計(jì)算存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)通訊這三個(gè)行業(yè),就未來(lái)世界的趨勢(shì)而言,無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)或是AI,本質(zhì)上都離不開(kāi)更大程度上數(shù)據(jù)的收集、計(jì)算與傳輸,而數(shù)據(jù)量的增加,必將帶來(lái)用電量與用電設(shè)備的增加,從而提高在這些設(shè)備中會(huì)被主要使用的功率MOSFET的市場(chǎng)空間。
受益于電動(dòng)化、信息化以及對(duì)用電終端性能的更高追求帶來(lái)的新增市場(chǎng)以及供需格局帶來(lái)的價(jià)格變化,結(jié)合IHS、Yole Développement的相關(guān)測(cè)算,我們預(yù)計(jì)功率MOSFET市場(chǎng)在2018年將略高于2017年12%左右的增長(zhǎng)速度達(dá)到13%,在2019年由于挖礦機(jī)、智能手機(jī)等下游行業(yè)的需求不振維持市場(chǎng)規(guī)模不變,在2020年以后由于物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G等信息產(chǎn)業(yè)的興起回升至4%的年化增長(zhǎng)速度,至2022年實(shí)現(xiàn)約85億美元的市場(chǎng)規(guī)模,對(duì)應(yīng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為4.87%。
長(zhǎng)期來(lái)看,恒逐峰者可覽眾山
低端控本高端重質(zhì),生產(chǎn)工藝演進(jìn)進(jìn)程決定功率MOSFET不同層次
由于功率半導(dǎo)體是一個(gè)需求驅(qū)動(dòng)型的行業(yè),因此,在將各類型的功率MOSFET分層來(lái)討論未來(lái)的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)時(shí),我們更傾向于通過(guò)生產(chǎn)商與下游的關(guān)系將不同的功率MOSFET比較抽象地分為低端、中端和高端,而不依據(jù)功率密度的大小或功耗的多少來(lái)劃分。
一般來(lái)說(shuō),低端層次的功率MOSFET所滿足的性能要求相對(duì)較低、容易達(dá)到,且這種MOSFET面臨著無(wú)從繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)工藝演進(jìn),或者對(duì)這種MOSFET進(jìn)行生產(chǎn)工藝演進(jìn)帶來(lái)的成本超過(guò)了其相對(duì)于更先進(jìn)MOSFET的使用成本優(yōu)勢(shì)。
對(duì)應(yīng)到生產(chǎn)商的層面,我們認(rèn)為該層次的功率MOSFET領(lǐng)先生產(chǎn)廠商生產(chǎn)工藝演進(jìn)已經(jīng)停止,絕大多數(shù)市場(chǎng)參與者的產(chǎn)品性能差異性小,此時(shí)價(jià)格成為下游廠商選擇產(chǎn)品的主要原因。
因此我們認(rèn)為,上下游與不同功率MOSFET的不同關(guān)系,本質(zhì)上是由于生產(chǎn)工藝演進(jìn)進(jìn)程(等價(jià)于該MOSFET領(lǐng)先廠商的生產(chǎn)工藝演進(jìn)進(jìn)程)的不同而導(dǎo)致的。
其中由于下游廠商不同的選擇標(biāo)準(zhǔn),各類MOSFET部門的核心競(jìng)爭(zhēng)力也各不相同。對(duì)于低端功率MOSFET部門而言,由于下游廠商僅關(guān)注價(jià)格,成本控制能力成為核心競(jìng)爭(zhēng)力;對(duì)于高端功率MOSFET生產(chǎn)部門而言,自然高品質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力成為核心競(jìng)爭(zhēng)力;而對(duì)于中端功率MOSFET部門而言則比較復(fù)雜,由于價(jià)格和性能對(duì)于不同下游廠商的重要性動(dòng)態(tài)變化,在產(chǎn)品性能與價(jià)格均具備一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的前提下,渠道能力決定了企業(yè)能找到多少與自身產(chǎn)品匹配的下游客戶,從而決定了營(yíng)收規(guī)模,成為核心競(jìng)爭(zhēng)力。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看單類MOSFET產(chǎn)品層次會(huì)由高端向低端逐年下移,研發(fā)實(shí)力為功率MOSFET企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力
在前面,我們根據(jù)不同功率MOSFET的行業(yè)特性與上下游關(guān)系將功率MOSFET分為了低端、中端和高端三個(gè)層次,并總結(jié)了三個(gè)層次分類的本質(zhì)原因是由于生產(chǎn)工藝演進(jìn)進(jìn)程的不同,以及三個(gè)檔次產(chǎn)品分別的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
但是功率MOSFET產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力與功率MOSFET企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力存在著較大的差別。同樣有兩點(diǎn)原因:1.對(duì)于一家功率MOSFET企業(yè),很少有只生產(chǎn)一種層次的功率MOSFET產(chǎn)品。2.單類功率MOSFET的層次會(huì)由高端向低端逐年下移。
同時(shí),我們認(rèn)為功率半導(dǎo)體行業(yè)會(huì)因?yàn)樯鐣?huì)電氣化程度的加深對(duì)功率半導(dǎo)體提出的更高需求,而不斷追求著更好的性能。因此,高端層次將不斷涌現(xiàn)新的功率MOSFET類型(直至功率MOSFET結(jié)構(gòu)被別的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)替代),而低端層次性能較差的功率MOSFET類型的市場(chǎng)空間將不斷被壓縮。
Yole Développement也曾給出預(yù)判,未來(lái)五年會(huì)出現(xiàn)三個(gè)比較明顯的結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì):Trench MOSFET將從中端下移至中低端,替代部分Planar MOSFET的低端市場(chǎng),Advanced Trench(如SGT等)MOSFET將徹底下移至中端,替代Trench MOSFET在低壓領(lǐng)域的中端市場(chǎng),寬禁帶(SiC、GaN等)MOSFET將更為廣泛地占據(jù)高端市場(chǎng)。
因此我們認(rèn)為從長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái),研發(fā)實(shí)力為功率MOSFET企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
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