相較于處理器、存儲器,功率器件MOS管的國產替代之路明顯的沒有那么多的曲折。要說出幾家國產的MOS管生產商其實是一件很簡單的事情,比如長電科技、樂山無線、深圳比亞迪、佛山藍箭等等。不像處理器、存儲器的國產生產企業,還要查上半天的資料。
之所以MOS管的國產替代能有如此的順利,和MOS管的簡單構造是脫不開關系的。下面在分析整個MOS管的行業之前,咱們先學習下MOS管的構造。為什么它的國產替代之路如此順利?但是在一些尖端領域又被國際巨頭壟斷?學習了產品知識之后,你就會明白了。
1.認識MOS管
MOS管,是MOSFET的縮寫。MOSFET金屬-氧化物半導體場效應晶體管,簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)
一般是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導體(semiconductor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。G:gate 柵極;S:source 源極;D:drain 漏極。
MOS管的source(源極)和drain(耗盡層)是可以對調的,他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。
場效應管分為PMOS管和NMOS管,屬于絕緣柵場效應管。
MOS管具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩定性好;制造工藝簡單、輻射強,因而通常被用于放大電路或開關電路。
主要選型參數:漏源電壓VDS(耐壓),ID連續漏電流,RDS(on) 導通電阻,柵源極閥值電壓,功率耗散等
2.主流MOS管品牌
MOS管分為幾大系列:美系、日系、韓系、臺系、國產。
美系:英飛凌、IR,仙童,安森美,ST,TI ,PI,AOS美國萬代半導體等;
日系:東芝,瑞薩,ROHM羅姆等;
韓系:美格納,KEC,AUK,森名浩,信安,KIA
國產臺系:ANPEC,CET,友順UTC
國產:吉林華微電子股份有限公司,揚州揚杰電子科技股份有限公司,
杭州士蘭微電子股份有限公司,華潤微電子(重慶)有限公司,無錫新潔能,西安后裔,深圳銳俊半導體,無錫華潤華晶微電子有限公司,江蘇東晨電子科技有限公司(前身東光微),東微半導體,威兆半導體,蘇州硅能,無錫市芯途半導體有限公司。
3.國產MOS的優劣勢及應對策略
業界普遍認為,全球MOS市場格局主要以高、中、低端市場來劃分。高端市場是一線的歐美、日系品牌,中端市場是臺系、韓國二線品牌,中低端產品為國產品牌。
其中,功率MOSFET占據約全球功率器件市場規模的40%,幾乎所有的客戶都在亞太,而且所有的生產也都集中在中國,所以說國產替代的機會巨大。
近年來MOSFET國產替代的需求非常明顯,目前公司各個領域的客戶有80%都已換成或意向換成國產品牌替代。國產替代化尤為明顯的行業包含了家電、電池保護、電動工具、電源、三表、汽車后裝市場、玩具、手機、充電器等,當前只要國產品牌能滿足需求的,基本都換成了或者有意向用國產品牌替代了。
相比國際一線品牌,國產在通用性的MOS有著高性價比的優勢,非通用型某些國產品牌走的細分領域的中高端市場,量相對小些,附加值相對較高。
盡管近年來,我國本土功率半導體分立器件生產企業如雨后春筍般出現,但在封裝產品代工層面與國際技術水平有較大差距。具體體現在生產工藝和封測工藝上,如一致性、抗大電流、大電壓等方面,生產工藝落后導致高端產品性能達不到等短板尤為突出。
本土MOS廠商該如何追補齊短板?首先要客觀認識到本土MOSFET推動國產替代進程的三大阻力:
(1)企業老板與多數工程的關注點不同,造成了多數企業老板有節省成本的意向,但落地時工程師不能完全配合的局面。很多工程由于對新品牌的不熟悉度和不信任度,不愿意輕易增加自己工作量的同時還去冒險做替換;
(2)國產品牌品質問題的固化思想影響了替換了進度。很多國產品牌在成熟之前都有很多的試錯,所以也確實有很多之前用過的國產品牌出過問題,因此很多的企業老板和工程對這種品質的信任度大打折扣,在成本節省方面或者產品本身競爭優勢不夠強的情況下,很多企業不愿意輕易再次嘗試測試替換;
(3)產品認證影響推進進度,很多成熟的產品基本都有做過認證,這個替換起來的難度更大,故此愿意嘗試的多數在新案子新產品上,拉長了推進的時間進度。
綜上所述,本土MOS廠商可以從兩方面揚長避短。一方面,本土MOS廠商首先要在技術投入上加大,元器件最終的競爭都是在技術上面。另一方面,也不能忽視在應用落地方面的實際經驗。例如:在產品方面, 要非常熟悉客戶應用端,對自己產品做嚴格的測試和品質把控,確保產品品質過硬再做推廣,盡量不能讓客戶做‘小白鼠’。
又例如,要以比較強的專業度爭取在客戶端建立信任,由FAE以針對產品應用的成功案例的測試和演示,直觀地讓客戶信任國產MOS產品等等。
市場供需趨于平衡、5G市場帶來曙光!
眾所周知,2017下半年開始,國內MOSFET大廠率先上調價格,漲幅低則5%、高則20%左右,吹響功率器件價格周期集結號。據觀察,此輪漲價主要有兩方面原因:一是半導體上游材料硅片價格上漲,這使得下游芯片成本上升,器件廠商不得不漲價維持利潤;二是應用于汽車的功率器件用量大幅上升,功率器件整體市場需求超預期,造成供需缺口。
經過2018年長達一年的庫存去化,MOSFET市場在2019年第四季市場供需已趨于平衡。2020年伊始,隨著IDM大廠如英飛凌、意法半導體等將MOSFET產能移轉生產高毛利的5G基站、車用電子等應用;專攻PC及服務器MOSFET市場的臺系MOS廠商,如杰力、大中、尼克松等,開始增加投片量;加上5G智能手機、8K電視及筆記本電腦所采用的新平臺對于MOSFET用量都有同步成長,MOSFET市場已由淡轉旺。
細分來看,5G智慧手機在2020上半年正式開始進行拉貨,三星、華為、OPPO、vivo及小米等大廠紛紛推出可量產的5G手機,醞釀5G消費熱潮。據悉,5G智慧手機由于功耗增加及射頻模塊用量提升,因此MOSFET用量相較4G可望增加至少五成。
在8K電視方面,各大電視品牌預計將于2020年第一季陸續推出8K電視,由此市場需求有機會一路蔓延到東京奧運。而8K電視在畫質提升需求下,MOSFET用量將翻倍,相關MOS訂單將可望在上半年逐步成長。
另外,PC市場上由于微軟已在2020年1月停止支持Windows 7,有望在Q2、Q3刺激消費者換機潮。屆時PC和NB的市場需求有望持續成長,MOS用量也將同步大增。
消費電子、LED、TWS耳機這些領域會最先引領MOS的需求增長。在消費電子、充電樁、LED、8K電視、TWS耳機等熱門應用中,每個細分領域對MOS的技術要求、應用參數都會不一樣,國產品牌必須定位好自己的方向,在細分領域不斷地加深加強,才不至于陷入國產MOS性能同質的火海之中。
不過,從近兩個月的封測廠的產能來看,國產MOS產能增長的趨勢明顯,但高端品牌則表現出保守庫存的狀態。2020年不可小覷的5G市場,必定會引起MOS需求的大爆發,但這種爆發是局部的某些應用市場,不會是全面的暴漲。他認為,直到5G商用全面開啟,相關的MOS產品才可能迎來暴漲和缺貨,這個時機可能會到2021年。如今正是激戰的前夜,大家仍有時間去準備進攻!