2020.12.21(一)
認識莫斯菲-坐擁千億商機
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大家早,我是 LEO
■ 什麼是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,跟我們的日常生活密不可分,應用範圍很廣,包含筆電、智慧型手機、工業、能源產品、電動車都大量應用,是電子產品必要的關鍵零件之一,簡單說,它就是扮演「電源控制元件」的角色。
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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。
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■ 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。車用佔比估計22%,計算與儲存估計19%,工業用估計14%。
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■ 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,6吋及8吋晶圓代工產能全面吃緊,交期拉長,投片成本也陸續從第 3 季起漲價約 15~20%,大陸MOSFET廠已經調漲價格10~20%,台灣的業者最快將在明年第 1 季有機會轉嫁客戶,反映成本的提升。
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■ 筆電市場
英特爾及超微的筆電新平台支援PCIe Gen 4及USB 4,同時加入人工智慧(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,高毛利的訂單將優先出貨。
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■ 5G快充商機
2020年5G智慧手機市場規模大約落在2億支左右水準,且進入2021年後將可望翻倍成長至4億支以上,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,各廠大多以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。
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因為8吋晶圓產能供給緊缺狀況下,品牌廠與OEM/ODM廠已經對台灣Mosfet供應鏈預定2021年上半年的訂單,且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。
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■ 電動車市場
根據拓墣產業研究院的數據,2021 年的電動車預估成長 36.7%,占全球新車銷售量近 4%,從長期的產業趨勢來看,功率元件產業重點發展項目一定是電動車。
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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。
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■ 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5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。
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SiC較矽基元件具耐高壓、對應更高輸出功率、降低週邊電子元件損壞率、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。
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根據德儀TI的說法,GaN的成本到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。
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📊 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4吋及6吋SiC晶圓代工,磊晶廠嘉晶(3016) 提供4吋及6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。
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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(5299)在技術上都已經有所突破。
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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(SiC)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。
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♨ 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!
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💡 各位有想過電動機車,電動汽車電流電壓更高,如何才能充的更快,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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氧化鎵充電器 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的精選貼文
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【SiCXGaN,開啟功率新時代】
被視為「戰略物資」的第三代半導體——以碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 為首的二元 III-V 族「寬能隙」(Wide Band Gap, WBG) 化合物半導體,原就挾著耐高溫、耐高壓、切換快、效率高 (耗損低) 等優異物理特性而備受關注,近來更因被中國「十四五計畫」點名列入重點扶植對象而再掀熱議;特斯拉 (Tesla) Model 3 採用 SiC 功率器件及小米科技發佈 GaN 手機充電器,更將之推向高潮。
碳化矽約有四成在車用 (含汽車電子與電動車週邊),目前業界於電動車較積極導入碳化矽的主要裝置/部件包括主驅逆變器 (inverter) 與車載/車外充電器,儘管 SiC-SBD (蕭特基二極體) 的市場因國際貿易摩擦而放緩,但由於能源、汽車和工業需求維持增長,預計市場將繼續擴大;至於氮化鎵,「製程介面」(基板材料) 是其應用的最大關鍵,分為:碳化矽基氮化鎵 (GaN-on-SiC) 和矽基氮化鎵 (GaN-on-Si) 兩種。
延伸閱讀:
《「寬能隙」半導體的現在與未來》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2020/1112/46364.html
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氧化鎵充電器 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的精選貼文
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【GaN 憑什麼躍然而起?】
氮化鎵 (GaN) 市場可概略分為光電和功率兩大塊,現階段,在發光二極體 (LED)、射頻 (RF) 元件和無線充電較具優勢,在 LED 照明和顯示器等光電領域擁有高滲透率;但著眼於它能最小化功率損耗並具有小型化、高速開關和高擊穿電壓等特性,今後功率半導體的成長空間相對更大,初期鎖定「低電壓之高階產品」。
隨著技術推進、工作電壓拉高,未來在新能源、智能電網、資通訊設備和消費電子前景看俏,無線和自動化設備發展以及汽車 GaN LED 汰換潮,將成為推動氮化鎵的主力。GaN 理論上能以高於碳化矽 (SiC) 的速度進行切換、實現高速開關操作,確保電氣系統的高效率操作;物理學家表示,如果將具有高擊穿電壓和低導通電阻的氮化鎵,推廣至所有電子設備,全球用電量可減少 10~25%!
GaN 的低導電性能以緊湊尺寸維持高能量應用,進一步實現電路小型化或在同一區域擠進更多的氮化鎵。用一個淺顯易懂的形容,就是能把筆記型電腦 (NB) 原本大如磚塊的笨重充電器,精簡至一盒餅乾大小,更加輕巧、方便攜帶。此外,光達 (LiDAR) 改用增強型氮化鎵 (eGaN) 晶片感知環境的精度可以「吋」計算,較矽晶片只能明確至 10 呎以內表現更佳。
特別一提的是,氮化鎵對離子輻射靈敏度低,極適合作為衛星的太陽能電池陣列材料或應用於超音波、核磁共振成像 (MRI) 和結腸鏡檢查外科手術等醫療設備,在輻射環境相對穩定亦有利於航太和軍事——GaN 已被歐洲太空總署 (ESA) 認定為「關鍵使能技術」;美國國家航空暨太空總署 (NASA) 亦資助氮化鎵研究以支援水星和金星的探索。
當人們還在掙扎什麼情境下值得採用 GaN?新的強勁對手已悄然出現。美國國家可再生能源實驗室 (NREL) 拋出一個震撼彈:未來「氧化鎵」(三氧化二鎵,Ga2O3) 的成本可能更低!考慮諸如晶體生長和晶錠加工之類的因素,氧化鎵晶圓成本比 SiC 便宜 3~5 倍,且晶圓尺寸較 GaN 更容易擴大,可能為現有的矽、碳化矽和氮化鎵技術提供互補,應用在 AC-DC 轉換等低頻、高壓應用。
延伸閱讀:
《氮化鎵:輕巧、耐熱、高速開關,節能一把罩》
http://compotechasia.com/a/feature/2019/0409/41524.html
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