《電子技術應用》
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一文帶你看完功率半導體是怎樣逆襲的

2018-07-16

  功率半導體元件或簡稱功率元件,是電子裝置的電能轉換與電路控制的核心;主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等,并同時可具有節能的功效,因此功率元件廣泛應用于移動通訊、消費電子、新能源交通等眾多領域。

  其中,金屬氧化半導體場效電晶體(MOSFET)自1980年即進入電子商業應用,主要用在PC、NB等消費性電子的主機板跟電路板上,屬中低壓市場,在900V以上的高壓領域較無用武之地,而絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)的發明,則滿足大功率化與高頻化的需求,自1988年以來已進展至第六代產品,成為目前高壓電子產品之主流應用。

  功率元件全球市場規模約140億美元,占全球半導體市場的3.5%,其中MOSFET規模約68億美元、IGBT約12.6億美元,占功率半導體元件分別為48%與9%;根據IEK調查指出,近年受惠電動汽車與油電混和車快速發展、汽車電子化比重提升以及手機快充、物聯網(IoT)新應用興起,功率元件在提高能源轉換效率上占據重要地位,產業需求逐漸提升;而未來電動車半導體的需求為傳統汽車的兩倍以上,預期MOSFET等功率元件用量將大幅提升。

  MOSFET與IGBT市場過去皆呈大廠寡占的態勢,英飛凌、安森美與瑞薩占MOSFET市場近50%,IGBT市場英飛凌、三菱電機與富士電機三家市占率更達61%;此類IDM垂直整合大廠以英飛凌為首,均優先將產能給毛利率較高的新產品,相繼退出中低壓MOSFET一般消費性產品線,導致MOSFET供需缺口擴大,使臺廠自去年第2季開始即逐漸感受到轉單效應,預料這股缺貨風潮恐將持續下去。

  在晶圓供給方面,MOSFET與IGBT產品考量8吋光罩費用僅12吋的1/10,加以功率元件還有不漏電的要求,尚無法做到尺寸微縮等原因,臺灣與大陸的MOSFET功率元件IC設計公司都投產在8吋晶圓廠;然由于指紋辨識、影像感測器(CIS)、電源管理(ICPMIC)等IC產品,受到資安需求提升,對8吋晶圓需求亦增加,致使全球8吋晶圓投片量提升。

  MOSFET市場的供需失衡,讓臺廠迎來多年以來難得的成長契機,上游IC設計方面,大中(6435)、杰力(5299)在PC市場與消費性電子產品較具競爭優勢,預計下半年供需仍吃緊態勢下,對下游的議價能力轉強,有助其獲利表現;在晶圓生產方面,世界先進(5347)8吋產能滿載,加上電源管理營收占比持續提升改善產品組合,未來營運展望樂觀。

  此外,隨著氮化鎵(GaN)相關分離式元件的制程研發,對IGBT等高壓市場需求增強,強茂(2481)預期未來能搭上IGBT代工潮,且積極導入自動化并進行車規認證,目前產能滿載,2018年預估產品平均漲幅15?20%,后續成長可期;MOSFET及IGBT等產品雖早已應用于電子產品,然近年市況匹變,需求大增,將迎來一場功率半導體元件的逆襲。


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