MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)產業研究報告

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MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)產業研究報告

MOSFET簡介

金屬氧化物半導體場效電晶體(簡稱:金氧半場效電晶體;英語:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,縮寫:MOSFET),是一種可以廣泛使用在類比電路與數位電路的場效電晶體。MOSFET依照其通道極性的不同,可分為電子占多數的N通道型與電洞占多數的P通道型,通常被稱為N型金氧半場效電晶體(NMOSFET)與P型金氧半場效電晶體(PMOSFET)。以下概要描述MOSFET的運作方式。如下圖為N型MOSFET,此類型MOSFET有一個閘極端子(G),底下有一層作為絕緣體的氧化膜。G的一端則是源極(S電子的來源),另一端則是汲極(D電子由汲極流出)。閘極與源極之間沒有電壓時,P型半導體會隔開源極,而汲極則提供絕緣體的功用。如此一來,電流便不會在源極與汲極空間流動。但在閘極施以電壓,便會吸引並帶出閘極下的自由電子,使得源極與汲極間的區域充滿大量的自由電子。這些電子形成一個供電流自由流動的通道。由於可利用閘極的固定電壓,在源極與汲極間產生固定電流流動,因此也可用於提供穩定的電流。在N型MOSFET上,該通道為N型。在P型MOSFET上,該通道為P型。MOSFET主要用於交換器電路及放大器電路。此外,由於可利用閘極的固定電壓,在源極與汲極間產生固定電流流動,因此也可用於提供穩定的電流 。

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MOSFET產業鏈

產業上、中、下游之關聯性 1070612.jpg

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MOSFET市場現況

半導體元件之種類可分為三大類:離散元件(Discrete Devices)、積體電路(IC Integrated Circuit)及光電元件(Optoelectronic Devices),而功率半導體產品大致可分為功率離散元件(Power Discrete)及功率積體電路(Power IC)等兩大類。其中功率離散元件產品包含金屬氧化物半導體場效電晶體(Power MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、雙載子介面電晶體(Bipolar Power Transistor)及絕緣匣雙載子功率場效電晶體(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)等。功率積體電路(Power IC)產品則包含動力控制 IC(Motion Control ICs)、電源轉換/管理IC(Power Mgmt ICs)及智慧型功率ICs(Smart Power ICs)。

功率半導體產品雖然體積小,卻是電腦、通訊、汽車工業及消費性電子產業不可或缺的產品。

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功率元件市場成長動能主要來自終端應用設備的需求,例如消費性電子、通訊設備、電動車、新能源與產業機器等,均由功率元件負責處理電源式的轉換,因此,功率元件市場規模與全球經濟發展狀況呈現高度正相關。2015~2018年功率元件市場預期將逐年成長,預估2018年市場規模達130億美元,2015~2018年複合成長率2.1%。MOSFET主要功能是當作開關及訊號放大,所有電子產品均會使用。消費性電子產品所需功率元件屬中小功率,低壓MOSFET技術已相當程熟甚至陷入價格戰,近年因行動通訊、穿戴式裝置的普及,開拓低壓MOSFET新的應用市場。高壓MOSFET與IGBT Module則因基礎建設與高階設備的發展,近年的市場規模持續成長中。在全球功率元件市場,目前產值最大的仍是低壓MOSFET,其應用市場主要以消費性電子為大宗。未來來自新興市場的需求,將使得低壓MOSFET的產值仍能逐年增加。高壓MOSFET則受惠於新技術的出現,市場規模成長顯著。

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MOSFET未來發展

金氧半功率場效電晶體(Power MOSFET)產品主要以低壓、中壓、高壓功率離散元件為主,目標為以更小尺寸的封裝處理更大的操作工率。金氧半功率場效電晶體(Power MOSFET)、絕緣匣雙載子功率場效電晶體(IGBT)及Power IC等電源管理相關產品應用層面相當廣泛,為電腦、通訊、汽車工業及消費性電子產業不可或缺的產品。在各類功率半導體元件中,未來成長力道最強勁的產品將是高壓MOSFET(200V以上)與IGBT模組,兩類產品在2015~2020年期間的複合成長率分別為4.7%與4.0%。未來因資料中心伺服器、工業設備、家電產品等終端應用不斷追求更高能源效率,對功率半導體的產生明顯需求,因此,功率半導體市場的表現將比整體半導體市場更加穩健。

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資料來源:富鼎官網

漢磊官網

維基百科

科技新報

台灣瑞薩

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