出席嘉宾:功率器件行业专家
【核心要点】
1、现在功率器件中的景气度排序从高到低是 SiC MOS、IGBT、超级结MOS、SGT。前面三种功率器件供应有紧张,而 SGT 需求分化。现在 IGBT、超级结 MOS 比较缺,IC 设计公司的成本上涨可以传导给客户。
2、国内超级结MOS 市场空间在 40~50 亿元,主要下游是服务器电源、白色家电、汽车 OBC、充电桩等。服务器电源和汽车OBC 现在国产化率估计在 25~30%。
3、超级结 MOS 工艺分为多次外延和深沟槽外延。国内 IDM 厂商一般使用多次外延,而华虹采用深沟槽外延工艺,适合于对效率要求高的场合。东微和尚阳通是国内超级结头部公司,而东微的优势在于产品系列更全、客户适配性好。
【专家演讲】
1、功率器件景气度
功率器件中,目前的景气度排序从高到低是 SiC MOS、IGBT、超级结 MOS、SGT。前面三种功率器件供应有紧张,而 SGT 需求分化。例如,现在 100~200V 的 SGT 有缺货,其主要用在汽车相关领域;30、40V SGT 供应稍微有些过剩。
去年功率器件价格涨幅在 20%,而今年的涨幅估计在 5-10%。目前由于 IC 设计公司没有库存,所以会涨价来传导成本上涨。现在 IGBT、超级结比较缺,成本上涨可以传导给客户,而部分 SGT 料号的成本传导就比较难了。预计今年底功率器件总体供需缓解。
IGBT 需求现在最紧俏,晶圆厂会砍掉中低压产能来转做 IGBT。
2、超级结MOS 市场空间及下游应用
全球超级结MOS 市场空间估计在 20 亿美金左右,而国内占 30%(对应 6 亿美金,40~50 亿人民币),台湾地区约 10%。在通信、服务器电源领域,台湾公司如台达、光宝供应链封闭,以使用海外 MOS 为主。
超级结 MOS 下游应用有:
l 服务器电源:是最大的应用,估计国内市场 20 亿元。该领域超级结 MOS 毛利率水平较好。中美贸易战后,下游服务器使用方开始导入国产供应商。
l 白色家电:这之中用的超级结 MOS 毛利率不太好。
l 汽车OBC:一个 OBC 需要 10 多个超级结 MOS,对应 BOM 成本是 200 元。今年国内预计 500 多万辆新能源车,对应 10 亿元的超级结 MOS 市场。以前行业内用国外供应的,而现在因为缺货开始用国内的。
l 充电桩:每年国内超级结 MOS 采购 4-5 亿。
l 照明:几个亿元的市场。
超级结 MOS 的国产化率:
l 服务器电源:估计目前国产化率在 25~30 ,头部超级结 MOS 厂商这块能做 3 亿元左右。华为、中兴服务器电源在导国产超级结 MOS。
l OBC:今年估计国产化率能到 30%。今年头部厂商加起来的汽车 OBC 用超级结 MOS 营收估计在3 亿元左右。
l 照明:国产化率很高,估计超过 70% 。晶丰明源基本全用国产功率器件,士兰微也估计用自己的东西。在一些对器件要求比较高的领域,如大功率照明、车灯照明里面,国产还是比较难做进去。
3、超级结 MOS 与其他功率器件的对比
超级结 MOS 面临的替代冲击:
l 氮化稼:以前是超级结 MOS 替代平面 MOS,现在氮化稼在快充领域有渗透的趋势。目前看到65W 以上的大功率快充通常用氮化稼,而小于 65W 的以超级结 MOS 为主。超级结 MOS 目前还有成本优势,但氮化稼成本也在下降。不排除未来氮化稼的使用功率从 65W 渗透到 33、20W, 从而蚕食超级结 MOS 市场。目前车用 OBC 以超级结为主,而有几个氮化稼公司进军车用 OBC, 希望用氮化稼替代超结。但氮化稼目前成本高,长期可靠性还有质疑。
l IGBT:特点是价格便宜,是超结的一半,但效率比超结低。电源输出功率随着负载而变化。如果负载功率高,IGBT 和超结效率差异小一点;如果负载低,IGBT 效率比超结要低不少。白色家电为了省成本就使用 IGBT。充电桩的 LLC 级以超结为主,PFC 级开始用 IGBT 替代超结。虽然效率虽然低,但成本能降一半。
l SiC:800V 充电系统,超结可以做,但系统比较复杂。用 SiC 来做,系统比较简单,整体系统成本比超结便宜。然而,400V 切换到 800V 系统仍需要时间。
由于这些替代技术的发展,超级结 MOS 的增速预计会比如 SiC 要慢,但整体市场容量还是会增长。例如,三极管是个很老的产品,后来出现的 MOS、IGBT 都是用来替代三极管的。然而这么多年了, 三极管市场空间还是有 10 多亿美金。超级结的独特优势是耐雪崩击穿能力强,更容易抵抗恶劣环境条件。
功率器件公司一般也不只做超级结,大部分公司的布局都比较全,例如 IGBT、超级结 MOS、SiC 都可能有布局。
4、国内超级结 MOS公司对比
国内超级结MOS 公司分为 IC 设计公司,如东微、尚阳通、新洁能等,和 IDM 公司,如华润微、士兰微等。国内 IDM 公司的超结技术路线是多次外延。国内超级结 MOS 晶圆代工公司以华虹为主(其他fab 的超级结产能比较小),其技术路线是深沟槽外延。深沟槽外延工艺生产的超结 MOS 的开关速度快,适合于对效率要求高的场合,如服务器电源、汽车 OBC 等。多次外延工艺适合应用在充电器等要求不高的场合。
国内超级结MOS 的设计公司之间的差异有:
l 使用华虹技术平台不一样。使用更先进平台,性能会好一点。
l 设计的差异。虽然使用相同的技术平台,但设计不同,也会导致系统适配性不一样。
l 封装的差异。根据不同封装资源会有引脚封装的差异。
东微和尚阳通的对比:
这两家产品重叠度较高。东微产品系列更丰富些,例如有高压 800-900V 产品。在植物照明等对电压要求高的场合,东微做的比较好。因为东微系列更全、产品适配性好,所以在国内的市场份额会大一点。尚阳通的核心人员从华虹出来,其背景使得尚阳通与华虹的先进工艺合作做的比较全。
5、国内和海外公司对比
国内产品替代英飞凌超结难度不大。例如在充电桩领域,东微和尚阳通的合计市场份额估计超过英飞凌,可以替代英飞凌最先进的产品。英飞凌目前在全球市场还有 25%左右的市占率。虽然国产可以替代,但与英飞凌还有一些差距:
l RSP:指单位面积导通电阻。国内东微、尚阳通比英飞凌还差一代,需要 3-4 年时间追赶。
l 结温:目前做寿命控制的技术有两种方案,分为掺杂 Pt,和电子辐照方案。国内目前用第二种方案来做寿命控制,但性能会有退化,然而国内的掺杂 Pt 工艺还不成熟。使用电子辐照方式做寿命控制,国内厂商替代时候需要降档,即温度要降 5-10 度,不敢太高。国内的代工厂还不愿意做掺杂Pt,因为这需要单独的管控,而国外厂商是 IDM,可以实现。未来不排除士兰微和华润微可以做掺杂Pt 的工艺。
l 车规应用:国内目前还很少做车规的产品。虽然国内超结做进 OBC,但是用工规的去做。因为功率器件缺货,下游允许用国产工规来替代车规器件。一旦不缺货了,下游可能就要求做车规的超结。目前国内产品少、系列不全。然而,国内公司对车规超结很重视,在开始做体系认证。目前国内造车新势力走的很激进,愿意扶持国内厂商。
【问答环节】
Q:IGBT 今明年供需格局?
A:国内 IGBT 最大龙头是斯达。斯达目前的产能还不足以满足需求,反映市场需求很旺盛。
Fab 厂扩产没有想的那么快。到明年底,估计国内能扩出来 10 万片等效 8 寸的 IGBT 新产能。明年底估计可以满足市场需求了。
除开车里面IGBT 需求很大,光伏对 1200V IGBT 模块需求也很大。另外一些车载 OBC 也开始做些 IGBT 的设计。
Q:安世半导体的情况?
A:闻泰收购 NXP 一个部门,以小信号为主,产品包括低压 ESD、二极管、中低压 MOSFET、氮化稼等。安世的传统强项是小信号功率器件,客户比较偏消费类,但也有些车用器件。闻泰自建了 12 英寸线,未来可能在自己的产线上做 IGBT。
Q:功率公司是否在意产品大而全?
A:是的。Fabless 的资源是产品系列型号是否齐全。国内其他小 fabless 公司面临产品开发问题,因为FAB 不会提供很多资源去帮助同时开发很多料号。
客户会需要高压,也需要中低压的功率器件。如果供应商产品系列全,可以更好地满足客户需求。可以看到功率器件公司基本是做一个全家桶的产品系列。
Q:对士兰微看法?
A:士兰微以前扣成本很厉害,早期成立的时候买二手设备,很多产品系列都做。最近士兰微的变化在于买了新设备,把 8、12 英寸线建起来。现在士兰微的产品性能和以前有很大改善,不像以前走低端产品路线了,现在性能不输于华虹性能。现在士兰微产线升级,有机会做工业、车规产品。
下游车企希望拥抱国产供应链,同时希望供应商有自己的晶圆厂。这是 IDM 的优势。
Q:士兰微在超结的布局?
A:目前看声音不大,相信未来发展比较好。士兰微的 8、12 英寸产线起来后,产品性能了解是可以的。
Q:SiC MOS 缺货的原因?
A:现在缺衬底。Cree 的衬底明年都拿不到货,天科的衬底就比较吃香。市场没想到 SiC 起来这么快, 从而导致产能供给不上。目前最缺是衬底。1 片 6 寸 SiC 晶圆估计满足 3 台车需求。
车企在 SiC 应用走的比较激进,很多车企都投了 SiC 公司。现在储能里面也有用。充电桩里面目前有用 SiC 二极管,而服务器电源等对效率要求高的地方也有开始用 SiC。