功率半导体元件的逆袭

日期: 2018-07-17
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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、新能源交通等眾多领域。

其中,金属氧化半导体场效电晶体(MOSFET)自1980年即进入电子商业应用,主要用在PC、NB等消费性电子的主机板跟电路板上,属中低压市场,在900V以上的高压领域较无用武之地,而绝缘栅双极型电晶体(IGBT)的发明,则满足大功率化与高频化的需求,自1988年以来已进展至第六代產品,成为目前高压电子產品之主流应用。

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,產业需求逐渐提升;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占率更达61%;此类IDM垂直整合大厂以英飞凌为首,均优先将產能给毛利率较高的新產品,相继退出中低压MOSFET一般消费性產品线,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续下去。

在晶圆供给方面,MOSFET与IGBT產品考量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设计公司都投產在8吋晶圆厂;然由于指纹辨识、影像感测器(CIS)、电源管理(ICPMIC)等IC產品,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(6435)、杰力(5299)在PC市场与消费性电子產品较具竞争优势,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;在晶圆生產方面,世界先进(5347)8吋產能满载,加上电源管理营收占比持续提升改善產品组合,未来营运展望乐观。

此外,随着氮化镓(GaN)相关分离式元件的制程研发,对IGBT等高压市场需求增强,强茂(2481)预期未来能搭上IGBT代工潮,且积极导入自动化并进行车规认证,目前產能满载,2018年预估產品平均涨幅15~20%,后续成长可期;MOSFET及IGBT等產品虽早已应用于电子產品,然近年市况匹变,需求大增,将迎来一场功率半导体元件的逆袭。

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