2019中国MOSFET行业概览.pdf
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1、 1 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编码19RI0880 2019 年中国 MOSFET 行业概览 分析师:苏素 2019 年 11 月 概览标签:半导体、硅、MOSFET、宽禁带半导体 概览摘要:MOSFET,又称 MOS、MOS 管,全称为 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, 金属-氧化物半导体场效应晶体管, 即以金属层 (M) 的栅极隔着氧化层 (O) 利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。当前 5G 商用进展如火如荼,相关终端产 品将在未来 3-5 年内实现量产,整个 5G 产业链将带来成倍数 MOSF
2、ET 需求上涨,叠加清洁能 源、电动汽车等领域的发展,未来 MOSFET 市场份额将迎来爆发式增长。预计未来五年,中国 MOSFET 行业市场规模(以销量计)将以 24.9%的年复合增长率增长至 2,858.6 亿只。 宏观环境助推国产品牌崛起 中国是世界上最大的 MOSFET 市场,对 MOSFET 有巨大的市场需求,受制于国产产品性能不佳,大部分 高端应用领域在原材料采购进程中不会将国产 MOSFET 纳入选择范围。2018 年的“中兴事件”加速了国 内各行业对于半导体器件的国产化替代进程, 部分下游企业开始尝试使用国产分立器件产品替代进口产品, 为中国 MOSFET 厂商提供了难得的市场
3、机遇。 下游行业市场需求不断扩张 随着电子整机、消费类电子产品等产业链下游行业市场份额的扩张,MOSFET 市场规模仍有可观的发展空 间。汽车电气化刺激 MOSFET 带来巨大的增量,下游电子整机对节能环保的需求在拉动分立器件产品需求 量增长的同时,也带动了产品结构的快速升级。随着 5G 商用化进程的开始以及 TypeC 在移动端的进一步 覆盖,宽禁带 MOSFET 的需求量将成倍增长。 企业推荐: 新洁能 深爱半导体 燕东微电子 报告提供的任何内容(包括但不限于数据、文字、图表、图像等)均系头豹研究院独有的高度机密性文件(在报告中另行标明出处者除外)。未经头豹研究院事先书面许可,任何人不得以
4、任 何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容,若有违反上述约定的行为发生,头豹研究院保留采取法律措施,追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业 活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标,头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构,也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动 2 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 目录 1方法论 . 5 1.1研究方法 . 5 1.2名词解释 . 6 2中国 MOSFET 行业市场综述 . 8 2.1中国 MOSFET 行业定义及分类 . 8 2.2全球 MOSFET 行业技术发展历程 . 9
5、 2.3中国 MOSFET 行业产业链 . 11 2.3.1上游分析 . 11 2.3.2中游分析 . 13 2.3.3下游分析 . 14 2.4中国 MOSFET 行业市场规模 . 16 3中国 MOSFET 行业驱动因素分析 . 18 3.1宏观环境助推国产品牌崛起 . 18 3.2下游市场需求不断扩张 . 18 4中国 MOSFET 行业政策分析 . 20 5中国 MOSFET 行业风险分析 . 21 6中国 MOSFET 行业市场趋势 . 22 6.1大尺寸晶圆片将成为主要原材料 . 22 6.2行业洗牌,集中度不断提高 . 23 7中国 MOSFET 行业竞争格局分析 . 24 7.
6、1中国 MOSFET 行业竞争格局概述 . 24 3 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 7.2中国 MOSFET 行业投资企业推荐 . 25 7.2.1无锡新洁能股份有限公司 . 25 7.2.2深圳深爱半导体股份有限公司 . 28 7.2.3北京燕东微电子有限公司 . 30 4 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 图表目录 图 2-1 中国 MOSFET 主要分类 . 8 图 2-2 全球 MOSFET 行业技术发展历程 . 9 图 2-3 中国 MOSFET 行业产业链分析 . 11 图 2-4 中国晶圆生产线建设投产情况,2018 年 .
7、 12 图 2-5 中国 MOSFET 产业链下游分析 . 15 图 2-6 NVIDIA TITAN RTX 产品电源模块展示 . 16 图 2-7 中国 MOSFET 行业市场规模(以销量计) ,2014-2023 年预测 . 17 图 3-1 宽禁带 MOSTET 应用场景及性能分析 . 19 图 4-1 中国 MOSFET 行业相关政策分析 . 21 图 6-1 MOSFET 产品制程发展 . 23 图 6-2 MOSFET 生产流程及市场分布 . 24 图 7-1 新洁能主要产品线 . 26 图 7-2 深爱半导体产品优势 . 28 图 7-3 燕东微电子产品线 . 30 5 此文件
8、为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 1 方法论 1.1 研究方法 头豹研究院布局中国市场,深入研究 10 大行业,54 个垂直行业的市场变化,已经积累 了近 50 万行业研究样本,完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境,从半导体、分立器件、制造业等领域着手,研究 内容覆盖整个行业的发展周期,伴随着行业中企业的创立,发展,扩张,到企业走 向上市及上市后的成熟期, 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模 式,企业的商业模式和运营模式,以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法, 采用自主研发的算法, 结合行业交叉的
9、大数据, 以多元化的调研方法,挖掘定量数据背后的逻辑,分析定性内容背后 f 的观点,客 观和真实地阐述行业的现状, 前瞻性地预测行业未来的发展趋势, 在研究院的每一 份研究报告中,完整地呈现行业的过去,现在和未来。 研究院密切关注行业发展最新动向,报告内容及数据会随着行业发展、技术革新、 竞争格局变化、政策法规颁布、市场调研深入,保持不断更新与优化。 研究院秉承匠心研究,砥砺前行的宗旨,从战略的角度分析行业,从执行的层面阅 读行业,为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 10 月完成。 6 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880
10、 1.2 名词解释 导体:电阻率极小且易于传导电流的物质。 绝缘体:又称电介质,一种阻碍电荷流动的材料。 LED: Light Emitting Diode,发光二极管,由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化 合物制成。 消费类电子产品:个人和家庭使用的、与广播、电视有关的音频和视频产品。 光伏:太阳能光伏发电系统的简称,一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳 光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。 元件: 小型的机器、 仪器的组成部分, 其本身常由若干零件构成, 可在同类产品中通用。 短通道效应: 当金属氧化物半导体场效应管的导电沟道长度
11、降低到十几纳米、 甚至几纳 米量级时, 晶体管出现的一些效应。 这些效应主要包括阈值电压随着沟道长度降低而降 低、漏致势垒降低、载流子表面散射、速度饱和、离子化和热电子效应。 双栅 CMOS 工艺:在 CMOS 工艺上发展出的 MOSFET 集成工艺,n+多晶硅栅极电极 与 p+多晶硅栅极电极分别应用于 NMOS 与 PMOS 中。 硼渗透:为抑制短通道效应,减少了栅极氧化物厚度,P+多晶硅中的硼掺杂剂在高温 退火过程中可跨过栅极氧化物扩散到通道中,这被称为硼渗透。 隧穿现象:像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为。 LSI:Large-scale Integrated Circuit
12、,大规模集成电路,通常指含逻辑门数为 100 门 -9,999 门(或含元件数 1,000-99,999 个) ,在一个芯片上集合有 1,000 个以上电子元 件的集成电路。 功率半导体器件:具有处理高电压、大电流能力的半导体器件,也称电力电子器件。 COP:Crystal Originated Particle,晶体原生颗粒,单晶育成时在结晶内引入的微细 7 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 缺陷。该缺陷与单晶育成时的拉提速度和凝固后的单晶内温度分布相关。 UPS:Uninterrupted Power Supply,不间断电源,将蓄电池与主机相连,并通过主 机逆变
13、器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。 Wafer:晶圆,半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。 Die:裸片,是硅片中一个很小的单位,包括了设计完整的单个芯片以及芯片邻近水平 和垂直方向上的部分划片槽区域。 GPU:Graphics Processing Unit,又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专 门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像 和图形相关运算工作的微处理器。 CPU:Central Processing Unit,中央处理器,计算机系统的运算和控制核心,是信息 处理、程序运行的最终执行单元。 宽禁带半导体
14、材料:又被称为第三代半导体材料,指禁带宽度在 2.3eV 及以上的半导 体材料,典型的是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石等材料。 中兴事件:2018 年 4 月 16 日,美国商务部单方面激活美国企业禁止向中兴通讯销售 元器件的禁令,为期 7 年。6 月 7 日,美国商务部正式宣布与中国中兴通讯公司达成新 和解协议,但中兴公司需要支付 10 亿美元罚款,另准备亿美元交由第三方保管。此 外美国选择合规团队进驻中兴,并要求中兴在 30 天内更换董事会和高管团队,中兴事 件正式尘埃落定。 8 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 2 中国 MOSFET 行业市场综述
15、2.1 中国 MOSFET 行业定义及分类 MOSFET,又称 MOS、MOS 管,全称为 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属-氧化物半导体场效应晶体管,即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O) 利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。根据工作载流子的极性不同,功率 MOSFET 可进一步分为 N 沟道型(NMOS)与 P 沟道型(PMOS) ,两者极性不同但工作 原理类似,在实际电路中采用导通电阻小、制造较容易的 N 沟道型 MOSFET。 MOSFET 具有三个电极,分为源极(Source) 、漏极(Drain)以
16、及栅极(Gate) ,通过 控制栅极所加电压可控制源极与漏极之间的导通与关闭。以 N 沟道 MOSFET 为例,当 G、 S 极之间的电压为零时,D、S 之间不导通,相当于开路,而当 G、S 极之间的电压为正且 超过一定界限时,D、S 极之间则可通过电流,因此功率 MOSFET 在电路中起到的作用近似 于开关(见图 2-1) 。 图 2-1 中国 MOSFET 主要分类 来源:头豹研究院编辑整理 作为最基础的电子器件,MOSFET 具有高频、电压驱动、抗击穿性好等特点,应用范 9 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 围覆盖电源、变频器、CPU 及显卡、通讯、消费电子、汽
17、车电子、工业等多领域。在一般电 子电路中,MOSFET 通常被用于放大电路或开关电路,其可作为逻辑电路和易失性电路内 存电路的开关,也可作为放大信号元器件使用。20 世纪 70 年代,CMOS 技术在 NMOS 与 PMOS 工艺基础上逐渐发展起来,CMOS 的 C 表示互补,即将 NMOS 器件与 PMOS 器件 同时制作在同一硅衬底下,制作 CMOS 集成电路。CMOS 集成电路具有功耗低、速度快、 抗干扰能力强、集成度高等众多优点,是当前集成电路的主流工艺技术,MOSFET 也因此 成为当前集成电路的重要元器件之一。 目前市面上主流的 MOSFET 生产商主要有 ST、ON、Infine
18、on、Fairchild Semi、台湾 富鼎先进、台湾茂达、AOSMD 等。 2.2 全球 MOSFET 行业技术发展历程 自 20 世纪 50 年代末第一只 MOSFET 诞生以来,经过 60 年的技术更迭,MOSFET 的 产品性能趋于稳定。全球 MOSFET 技术发展历程可分为以下四个阶段:萌芽期、成长期、 快速发展期、稳步发展期(见图 2-2) 。 图 2-2 全球 MOSFET 行业技术发展历程 来源:头豹研究院编辑整理 10 此文件为内部工作稿,仅供内部使用 报告编号19RI0880 (1)萌芽期(1959-1969 年) 1959 年,全球首款功能性 MOSFET 问世,这款产
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