MOSFET成長強勁 工業應用最多

功率半導體元件在各終端應用佔比

MOSFET是功率半導體元件最大市場，穩定性優良，適用於AC／DC Converter、DC／DC Converter、Power Stage等，因此常用於工業、汽車、消費性電子、通訊、運算等領域。

從功率半導體元件市場來看，用於工業領域比重最高，包括電機控制、軌道交通、無線電力供給、能源控制、智慧電網等領域，佔比長期大於三成，預計2021年將達35％；再來則是汽車應用佔29％，將隨着新能源車／電動車發展讓車用、高壓MOSFET市場逐漸擴大。此外，消費性電子在2021年因筆記型電腦、智慧型手機、穿戴裝置、快充頭等需求提高，佔比也達18％，而通訊、運算領域分別佔10％與7％。

(一)消費應用電子需求：快充

由於5G智慧型手機傳輸速度較4G更快，射頻元件數量更多，不可避免將增加功耗、耗電速度。隨着使用者對充電效率要求逐步提升，品牌廠推出USB-PD快充功能，目前大多以Type-C線材做爲快充的充電線材，爲支援更高規格的傳輸電壓，需添加同步整流的MOSFET調整優化，增加MOSFET的用量。

在材料方面，隨着GaN技術發展與普及，USB Type-C PD充電器市場日新月異，高功率密度、體積小的充電器漸成主流，發熱量低、體積小之GaN也就成爲MOSFET在快充上發揮的最佳材料。

（二）通訊需求：5G基站

5G基站是5G網路的核心設備，5G基站採用Massive MIMO技術，需要32通道、64通道等多通道架構，在提高系統通道容量同時，導致5G基站的功耗、成本提升。5G基站功耗爲4G的兩倍，而降低功耗需求，則增加對MOSFET的低耗損、高熱穩定性要求。此外，5G基站因頻段較4G更高，覆蓋範圍較窄，因此需使用的5G基站將大幅增加，總體基站數量需求是4G的2～3倍，提高了對MOSFET的需求。總體來說，5G基站使用的MOSFET達4G基站5～10倍，低、中、高壓MOSFET皆有。

而5G網絡布建帶來資料中心、雲端服務規模提升，架設伺服器亦帶動AC／DC Converter、DC／DC Converter等電源管理模組需求，故通訊用MOSFET也成爲需求之一。

（三）汽車應用需求：新能源車

新能源車前進需要更多MOSFET等功率半導體元件偕同運作，在傳統燃油汽車中，各類供電元件從電池取電，電池電壓通常有24V和12V兩種；新能源車的動力電池電壓一般高達336V、384V，甚至電動大客車的電壓要580～600V，因此新能源車在高壓和低壓系統間需功率半導體元件進行調壓，實現高低壓系統間的電流流動，讓各汽車電子零組件功能發揮作用。

汽車電池支援的電子零組件用電電壓各有不同，因此須在電的傳輸過程進行電壓轉換，無論是降壓或是升壓，都是隨着MOSFET不斷開關而逐步變化，因此MOSFET要考慮的是流經電流與耐受電壓，另外在應用中要考慮開關頻率、開關噪音和Oscillation Damping（阻尼震盪）、DPM（動態電源管理）設計。

隨着汽車電子零組件增加，功率半導體元件乃至MOSFET的應用也不斷增加，原本一輛最基本汽車配備約90顆MOSFET，新能源車則可能需要200顆MOSFET，甚至高階新能源車的MOSFET用量可達到400顆，隨着新能源車功能的疊加，未來需求數量還可能往上提升。

（四）工業應用需求：工業自動化、充電樁

工業領域爲功率半導體元件應用最多的領域，大部分工業設備均需要使用MOSFET，且工業產業正朝自動化方向發展。與傳統Si MOSFET、IGBT產品相比，在工業領域使用SiC MOSFET可實現高耐壓性、高速開關與低導通電阻，並有助於降低功耗和系統小型化，是當前所有廠商發展重心。

此外，充電樁屬工業領域，需通過工業認證。充電樁是新能源車要普及的關鍵，且充電時間越短、適應各種環境進行大功率充電，是充電樁統一的目標，而功率半導體元件是實現電能轉換的核心元件。在充電樁中，需要AC／DC Converter、DC／DC Converter等裝置進行電壓和頻率的轉換，隨着縮短充電時間的要求，功率半導體元件則需具備耐高壓特性，故SiC MOSFET將逐漸在充電樁中滲透，並朝降低熱阻、減少高頻工作的開關損耗等特性發展。