前言
MOSFET是一種全控制型半導(dǎo)體功率分立器件,是功率器件細(xì)分市場中占比最大的部分。得益于汽車、工業(yè)、通信、消費等行業(yè)發(fā)展,我國現(xiàn)已成為全球MOSFET主要市場。未來,隨著新能源車、AI服務(wù)器等新興應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展,預(yù)計2024-2026年我國MOSFET市場規(guī)模在全球MOSFET市場規(guī)模的比重將進(jìn)一步提升。目前我國 MOSFET以平面型、溝槽型為主,未來在雙碳經(jīng)濟(jì)和交流變直流的需求變化趨勢下,平面型和超結(jié)型市場增長空間廣闊。
企業(yè)競爭方面,當(dāng)前全球MOSFET市場由海外龍頭主導(dǎo),2022年CR4均為海外企業(yè);近年來,國內(nèi)華潤微電子和士蘭微電子也逐漸占據(jù)一席之地。中國廠商在全球市場中的話語權(quán)日益擴(kuò)大,MOSFET國產(chǎn)化率也逐步提升。從細(xì)分市場看,國產(chǎn)化率最高的為平面型 MOSFET,2024 年國產(chǎn)化率有望達(dá)到54.20%,其次為溝槽型(49.70%)和超結(jié)型(34.60%),高壓 MOSFET 國產(chǎn)替代程度有待繼續(xù)提升。
一、MOSFET占據(jù)功率器件半壁江山,占比達(dá)53.09%
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國MOSFET行業(yè)發(fā)展趨勢研究與未來投資分析報告(2024-2031年)》顯示,MOSFET金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管,簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)。
MOSFET是一種全控制型半導(dǎo)體功率分立器件。與BJT相比,MOSFET可在低電流和低電壓條件下工作,也可用于大電流開關(guān)電路和高頻高速電路,應(yīng)用場景更為廣泛。MOSFET 是功率器件細(xì)分市場中占比最大的部分。根據(jù)數(shù)據(jù),2020 年全球功率器件細(xì)分市場中,MOSFET 占比 53.09%;其次是二極管、整流管、雙極性晶體管等,占比 30%;IGBT 占比 10.60%。
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二、我國為全球主要市場,MOSFET行業(yè)規(guī)模有望進(jìn)一步增長
我國是全球MOSFET主要市場。2019-2023年我國MOSFET 市場規(guī)模由29.6億美元增長至56.6億美元,占全球MOSFET 市場規(guī)模的比重由38.79%提升至42.27%。我國MOSFET市場快速擴(kuò)大主要得益于汽車、工業(yè)、通信、消費等行業(yè)發(fā)展。目前汽車電子(含充電樁)對MOSFET需求量最大,占比25.09%;其次是工業(yè)電子通信、消費電子,分別占比20.14%、18.73%、18.2%。
MOSFET主要應(yīng)用領(lǐng)域
應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用情況 |
汽車 | 在燃油車時代,MOSFET 用于驅(qū)動各種應(yīng)用中的電機(jī),例如泵、風(fēng)扇、通風(fēng)、座椅調(diào)節(jié)或天窗,單車用量約 100 個,且主要為中低壓 MOSFET。汽車電動化時代開啟后,MOSFET 的需求量也因此激增,由于功率提升,以超結(jié) MOSFET為代表的中高壓 MOSFET 成為 DC-DC、OBC(車載充電機(jī))等電源的重要組成部分,單車用量提升至 200 個以上;同時,汽車智能化也給中低壓 MOSFET 帶來了顯著的增量空間,廣泛應(yīng)用于 ADAS(高級駕駛輔助系統(tǒng))、安全、影像系統(tǒng)與信息娛樂等功能中,使中高端車型單車用量可達(dá) 400 個以上。 |
工業(yè) | 在工業(yè)生產(chǎn)中,MOSFET 在變頻器、工業(yè)電源、電機(jī)控制等應(yīng)用中起著核心作用,可精確控制電機(jī)的速度和扭矩,從而提高能源使用效率并優(yōu)化運行性能。 |
消費電子 | 在消費電子產(chǎn)品中,MOSFET 在各類電源適配器、電源供應(yīng)器和 LED 照明系統(tǒng)中也有應(yīng)用,包括家庭產(chǎn)品中以微波爐、電磁爐和洗衣機(jī)等為代表的各類家用電器都需要 MOSFET來控制電力的使用。 |
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新能源車、AI服務(wù)器等新興應(yīng)用領(lǐng)域有望給MOSFET行業(yè)帶來新增長點。預(yù)計2024-2026年我國MOSFET市場規(guī)模由60.3億美元增長至69.5億美元,占全球MOSFET市場規(guī)模的比重由42.61%提升至43.28%。
MOSFET在新興領(lǐng)域應(yīng)用情況
應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用情況 |
新能源車充電樁 | MOSFET 也是新能源車充電樁目前的主流選擇,我國充電樁保有量的穩(wěn)步擴(kuò)張進(jìn)一步擴(kuò)大了對 MOSFET 的市場需求。分為交流充電樁(慢充)和直流充電樁(快充),其中直流充電樁輸出的直流電可直接為電動汽車充電,根據(jù)功率大小分為一體式和分體式結(jié)構(gòu),一體式通常搭載 1-2 個充電槍,功率 60-180KW,分體式結(jié)構(gòu)通常搭載 6-8 個充電槍,功率360kW 和 480KW,適用于商場、高速公路服務(wù)區(qū)等對充電效率要求高的場所;交流充電樁輸出的交流電接入汽車后,需要通過 OBC 變?yōu)橹绷麟?,進(jìn)而實現(xiàn)對動力電池的充電,常見的輸出功率為 7kW、22kW 和 40kW 等,充電時間約 5-8 小時,適用于家庭、公司等具備長時間停車條件的場所。目前,MOSFET 仍是充電樁的主流應(yīng)用器件,而超結(jié) MOSFET 因其高壓、低導(dǎo)通電阻等特點成為大功率快充場景的主要選擇。 |
AI 服務(wù)器 | 服務(wù)器電源也是一種開關(guān)電源,以 SGT MOSFET、SJ MOSFET、Gate Driver、Dr MOS 為代表的功率半導(dǎo)體在服務(wù)器電源供電、CPU/GPU 主板供電、同步整流、PFC、LLC、散熱等服務(wù)器重要部件中有廣泛應(yīng)用。服務(wù)器電源的 PFC模塊和主電路中一般會用到高壓 MOSFET(600V/650V)和控制 IC,在同步整流模塊中會用到低壓 MOSFET(40V/60V/80V)。隨著可支持的 CPU 主頻提高、功耗變大、硬盤容量和轉(zhuǎn)速提升、可外掛高速設(shè)備增加,為了減少發(fā)熱和節(jié)能,服務(wù)器電源將朝著低壓化、大功率化、高密度、高效率、分布式化等方向發(fā)展。近年來,云計算技術(shù)的興起徹底改變了服務(wù)器的部署模式,推動企業(yè) IT 建設(shè)從傳統(tǒng)的本地環(huán)境向云端遷移,Alpha Go 引領(lǐng)的人工智能科技的第三次浪潮催生了對新型架構(gòu)服務(wù)器的迫切需求,為服務(wù)器市場注入了新的活力。隨著算力需求的提升,AI 服務(wù)器需求的功耗相應(yīng)提升,對其電源的能耗比、功率密度和電流電壓承受能力有著更高的要求,進(jìn)一步提高對 MOSFET 的需求。 |
資料來源:觀研天下整理
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三、我國 MOSFET以平面型、溝槽型為主,未來平面型和超結(jié)型前景廣闊
根據(jù)工作電壓劃分,以400V為分界,MOSFET可分為高壓MOSFET和中低壓MOSFET;根據(jù)器件結(jié)構(gòu)劃分,MOSFET可分為平面MOSFET、溝槽型MOSFET、超結(jié)MOSFET。溝槽型在小于 400V 的中低壓市場較為普遍,400V以上的高壓場景中,平面型市場份額大于超結(jié)型。
MOSFET分類
項目 | 平面MOSFET | 溝槽型MOSFET | 超結(jié) MOSFET |
電壓范圍 | 電壓范圍寬,可覆蓋30V-1700V 的電壓段,可分為中低壓、高壓和超高壓三個電壓段 | 10V-300V,主要覆蓋中低壓段 | 400V-1000V,主要覆蓋高壓段 |
電流范圍 | 中低壓:0.1A-200A高壓:0.1A-50A超高壓:0.1A-20A | 5A-450A | 5A-120A |
特點 | 耐壓范圍寬,易于驅(qū)動,安全工作區(qū)寬,抗雷擊浪涌能力強(qiáng);芯片面積較大,損耗較高 | 耐壓較低,工作頻率高;損耗低:安全工作區(qū)較窄,抗雷擊浪涌能力弱 | 耐壓較高,工作頻率高:損耗低,兼具高耐壓低導(dǎo)通電阻:安全工作區(qū)較窄:對于深溝槽工藝超結(jié)MOSEET、EMI(電磁干擾)能力弱 |
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目前我國 MOSFET以平面型、溝槽型為主。2023 年我國 MOSFET 細(xì)分市場中,平面型、溝槽型和超結(jié)型 MOS 占比分別為 44.8%、39.5%和 15.8%。在雙碳經(jīng)濟(jì)和交流變直流的需求變化趨勢下,市場對高壓 MOS 需求將持續(xù)增加,平面型和超結(jié)型市場將受益,市場份額將持續(xù)增加,2026年分別達(dá)47.7%和 16.6%。
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四、全球MOSFET市場由海外龍頭主導(dǎo),中國國產(chǎn)化率有待進(jìn)一步提升
全球MOSFET市場集中,2022年CR4達(dá)52.8%。全球MOSFET市場由海外龍頭主導(dǎo),2022年CR4均為海外企業(yè),其中德國英飛凌、美國安森美、意法半導(dǎo)體、日本東芝分別占據(jù) 26.0%、14.1%、6.9%、5.7%的市場份額。近年來,國內(nèi)廠商也逐漸占據(jù)一席之地。2022年全球 MOSFET前十廠商中已有兩家國內(nèi)廠商,分別是華潤微電子和士蘭微電子,市場份額為4.1%、3.3%。
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中國廠商在全球市場中的話語權(quán)日益擴(kuò)大,MOSFET國產(chǎn)化率也逐步提升。近年來我國 MOSFET 國產(chǎn)替代程度逐步提高,從 2021 年的 30.5%有望提升至 2026 年的64.5%。從細(xì)分結(jié)構(gòu)看,國產(chǎn)化率最高的為平面型 MOSFET,2024 年國產(chǎn)化率有望達(dá)到54.20%,其次為溝槽型(49.70%)和超結(jié)型(34.60%),高壓 MOSFET 國產(chǎn)替代程度有待繼續(xù)提升。
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