MOSFET缺货宝典

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高盼盼，王徳源芯世相 2019-04-21

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摘要：

传统+新兴应用拉动的大量中低压MOSFET需求与全球因大厂退出和产线设备短缺而受限的MOSFET供给之间形成了巨大的供需缺口；
预计整个低压MOSFET与VDMOS常规品种缺货在2018年第四季度才能得到缓解，而SGT和Cool-MOS预计持续紧缺到2019年，甚至更久；
本轮大缺货是国内企业调整和洗牌的过程，同时也是精确把握器件参数与客户应用，实现国产替代的大好机会。

主讲嘉宾：高盼盼（矽普半导体创始人）&王德源（四海恒通总经理）

全球分立器件市场从1999到2016年将近20年的时间呈现出稳步增长但也跌宕起伏的过程。整个增长速率相对较慢，其中有些年份还出现了负增长，比如2002年前后受到科技股泡沫破灭的影响，而2009年前后是受到次贷危机的影响。从2014到2016的数据来看，全球的分立器件市场还存在小幅的萎缩，这也是跟全球的经济大环境也是紧密相关的。

从中国的分立器件销售额及增速来看，有风景这边独好的意味。从2007到2017的十年左右时间，中国市场呈稳步增长态势，部分年份也受到全球经济影响存在微小回调。主要还是国内经过十几二十年的积累，国内厂商在中低端领域逐渐进行国产替代，并在此基础上进行了一些演替和发展。全球制造业中心又在中国，同时作为拥有13亿人口的巨大市场，市场和产业都在兴起，前途还是好的。

从2016年功率半导体不同类型产品的市场容量占比图，我们可以看到主要的三块是MOSFET、二极管及整流桥和IGBT，这三个板块已经占据超过80%的市场份额。其他一些小的品种都比较细分。整个全球功率半导体产值在180～200亿美元，其中功率MOSFET产值可达到80亿美元。而当前缺货最严重的低压MOSFET产值约30亿美元。

下面我们简单介绍一下MOSFET器件。这是一张MOSFET示意图，带ESD保护功能，从下往上是Drain、硅片、硅片及内部结构和金属层。Drain一般做背面的金属化，N-Sub和N-EPI就是硅片，现在大家说的缺外延就是说的N-EPI的部分。绿色的Gate部分就是栅极多晶硅，MOSFET器件主要通过栅极电场对器件的P-Body沟道进行控制，控制导通和关断以及载流子和电流能力。在往上的Gate PAD和Source PAD是通过图中黑色的金属接触孔进行连接。MOSFET的字母都是什么意思呢？M代表Metal，最早的MOS器件栅极都是金属的，主要是铝，而九十年代以来随着工艺和设备的进步都采用多晶硅；O是Oxide，是氧化物；S是Semiconductor，指硅衬底和硅外延；FET是指场效应晶体管。

下面我们看各种功率半导体器件的工作频率和工作电压。从低往高，首先我们看BJT，就是通常我们说的三极管。在双极型器件大功率领域就是晶闸管SCR，在MOSFET出现前，在大功率器件中占统治地位。工作频率更高的就是IGBT和碳化硅、氮化镓化合物半导体。MOSFET大概是在1kHz到100kHz的频率段，功率大概在几十千瓦以内，从小电流到大电流，品种非常丰富。MOSFET由于器件结构和工艺的特点，具备了输入阻抗高、开关特性好、噪声低、热稳定性好、静态功耗低、抗干扰能力强，同时其制造工艺又相对简单，因此其应用非常广泛，包括开关电路、放大电路，很多领域都能看到其应用。

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MOSFET历史&AOS股价分析：

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MOSFET缺货原因分析

MOSFET主要是从16年开始缺，一直持续到今天，主要是指纹识别和双摄等应用的兴起严重挤压了8寸线的产能；另外PC处理器方案开始换代，其低压MOSFET用量开始翻倍，PC领域MOSFET的用量大概占到总的低压MOSFET的40%左右，是一个非常重要的应用；随着欧美开始推行六级能效/同步整流方案，手机快充啊等一些新兴应用开始崛起，同时，LED照明市场大概从三年前一直到今天其出货量一直在快速增长，它也要用到很多的8寸的产能，包括很多的6寸高压MOSFET，甚至是Super Junction；汽车和新能源这些应用其实这两年也在快速崛起，而且后面呈蓬勃发展之势，综合这些因素导致了MOSFET产能非常地缺。这些因素都是错综复杂的，而且都是挤在最近一两年的时间。

（1）需求端：指纹识别IC和双摄应用非常吃产能

首先指纹识别IC应用（主要是电容式指纹），是非常吃产能的，大概一个8寸片上大概只有600-800颗IC，但是随着今年苹果新手机的发布，就是新的生物识别方案已经开始兴起了，像人脸识别方案现在已经进入开始正式应用，还有像虹膜识别Undergalss现在也已经在研发当中，具体未来会怎么样，现在还不是很清楚。我个人认为，因为指纹识别应用最大的一块还是在手机领域，但现在手机市场已经开始饱和了，其他的一些应用如指纹门锁，保险柜包括其他的一些加密方案。但是他们的用量没那么集中，所以还需要一定的时间（形成规模）。

第二个就是手机双摄像头的应用，就是CIS，也在持续挤压8寸线产能。其实大厂从去年开始就已陆续启动12寸晶圆投片，而12寸晶圆的产能现在是相对比较缺的，但是全球的扩产动作都非常得大，远远大于8寸新建的产能，而且手机市场已经开始饱和，在中国大陆已经开始持续萎缩的一个市场。

（2）需求端：PC处理器方案换代，MOSFET用量减半

那我们来看PC，英特尔的CPU电源架构，每两年左右进行一个更新换代，一个是tock，通过电源架构的变化来给CPU供电系统做改进，它的方案MOSFET用量大概在十颗左右。另一个是tick，通过CPU工艺本身的改进来增强CPU的功能，电源方案又会做一个大的调整，基本上会用4颗左右，基本上用量它是减半的，而刚刚我也讲到了PC领域应用占低压MOSFET的40%。我想这对低压MOSFET市场的冲击是比较大的。

（3）需求端：LED照明市场快速崛起

我们再看LED照明市场，主要会用到两类，一个是700V IC工艺，其自带极小功率的MOS，这一块主要是IC工艺，另一块就是MOSFET，不管是合封还是外置，大部分用的还是6寸工艺VDMOS，也有一部分小电流的Cool-MOS。而VDMOS的5、6寸线产能是持续在扩充，但中国大陆这一块就有好多的Fab在建，包括台湾和东南亚那边都有些产能在（陆续放出）。

（4）需求端：六级能效/同步整流以及快充等新兴应用前景可期

六级能效/同步整流以及快充这些应用的话是一个比较特殊的市场，主要采用的是SGT工艺，这类产品有一个特点就是前期涉及到专利的布局，像AOS、英飞凌等等主要是大厂的市场，市场的细分龙头主要是AOS，这个领域的产能其实也不大，随着专利的到期，一些如台湾等地的其他的fab也会陆续开放代工，但是需要时间周期，而这个应用增长得非常快，我认为未来一到两年会一直保持紧缺的状态。

（5）供给端：门槛较高的汽车和新能源市场吸引欧美大厂产能资源，加剧中低压MOSFET供给短缺

汽车和新能源这个市场是属于门槛比较高，比较高大上的市场，但主要还是我们中国大陆的车厂来主导，国家的投入也比较大，新能源领域的话BMS他的MOSFET用量是非常大的，充电桩它也会用到一些Cool-MOS，主要是Cool-MOS，也会用到一些IGBT。这块市场门槛比较高，主要是吸引欧美大厂的资源及产能的分配，可能会对民用的的其他领域相当于有抽血作用。今年像三洋都会把它的battery应用的一些产能砍掉来调给汽车和新能源领域。

（6）供给端：8寸线设备转向12寸线，加剧8寸线产能紧缺

8寸晶圆的产能其实还是比较缺的，主要是EPI的供应非常紧缺，因为8寸和12寸他们的衬底工艺有很多设备是可以共用的，那12寸现在很缺，很多8寸的硅片厂把设备调到12寸去，这样对于8寸供应又是雪上加霜，但上游陆续在扩产，晶圆厂、EPI厂和衬底厂都在扩产，基本上根据行业的统计，在18年的二季度都会陆续释放出来。

低压MOSFET与VDMOS常规品种缺货估计在2018年第四季度得到缓解，SGT和Cool-MOS预计持续紧缺到2019年，甚至更久，这有很大的不确定性。

但是如台厂和包括大陆的士兰微等一些fab厂目前也都在扩产，这些产能加起来是非常大的，我们刚才也分析到，目前整个低压MOSFET的产能是非常有限的，但现在一下子增加那么多产能的话，我觉得18年下半年市场会有一些大的调整。

所以这里我的结论就是整个低压MOSFET与VDMOS常规品种缺货估计在2018年第四季度得到缓解，这也是行业内大家普遍的共识。SGT和Cool-MOS预计持续紧缺到2019年，甚至更久，这有很大的不确定性。

MOSFET替换：精确把握器件参数与客户应用，缺货行情是国产替代的大好时机.面临大缺货的状态，MOSFET替换不慎会出现问题，具体如图：

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MOSFET未来：从应用和器件能力来看，IGBT等对传统的MOSFET都不会有取代的结果。但发展趋势如图所示，主要体现在四个方面：

问答环节

问题一、目前的主流MOSFET厂商有哪些？

问题二、国内垂直行业的MOSFET厂商有哪些？

问题三、国内生产的MOSFET是不是很有限？

问题四、目前国内哪些Fab厂在生产COOL-MOS？

问题五、当前整体半导体市场概况？