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2020.12.21(一)
認識莫斯菲-坐擁千億商機
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大家早，我是 LEO
■ 什麼是Mosfet(莫斯菲)
Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor-金屬氧化物半導體-場效電晶體（簡稱：金氧半場效-電晶體）縮寫：MOSFET，跟我們的日常生活密不可分，應用範圍很廣，包含筆電、智慧型手機、工業、能源產品、電動車都大量應用，是電子產品必要的關鍵零件之一，簡單說，它就是扮演「電源控制元件」的角色。
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原理：在電晶體中當電子從源極經過電子通道在汲極流出，控制電子能否順利流出的關鍵就是Mosfet，當我們在閘極施加電壓，下方電子通道就會打開，電子就可以順利流出，它的功能就像水龍頭扮演控制水流從進水口到出水口的角色。
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■ 市場商機驚人
IC設計公司會把設計好的Mosfet電路圖交給晶圓代工廠(台積電、聯電、世界先進等)生產，大量新應用不斷增加，特別是高階mosfet應用於電動車等，研調機構預估到2022年mosfet市場規模高達75億美元。車用佔比估計22%，計算與儲存估計19%，工業用估計14%。
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■ 供給吃緊醞釀漲價
因為筆電及平板、WiFi 6設備、伺服器、遊戲機等新訂單持續湧入，車用晶片需求大舉回升，加上IDM廠擴大委外，6吋及8吋晶圓代工產能全面吃緊，交期拉長，投片成本也陸續從第 3 季起漲價約 15~20%，大陸MOSFET廠已經調漲價格10～20％，台灣的業者最快將在明年第 1 季有機會轉嫁客戶，反映成本的提升。
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■ 筆電市場
英特爾及超微的筆電新平台支援PCIe Gen 4及USB 4，同時加入人工智慧（AI）運算功能，單一系統對MOSFET需求及採用量倍增，在訂單排程上已是選擇性接單，高毛利的訂單將優先出貨。
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■ 5G快充商機
2020年5G智慧手機市場規模大約落在2億支左右水準，且進入2021年後將可望翻倍成長至4億支以上，5G手機傳輸速度更快，波長較短，天線變多，耗電變快，USB-PD快充功能成為標準配備，各廠大多以Type-C線材做為快充的充電線材，為支援更高規格的傳輸電壓，MOSFET也必須同步升級。
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因為8吋晶圓產能供給緊缺狀況下，品牌廠與OEM／ODM廠已經對台灣Mosfet供應鏈預定2021年上半年的訂單，且當中包含中國前四大智慧手機品牌及相關行動配件廠，使Mosfet廠順利搭上5G智慧機的快充列車。
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■ 電動車市場
根據拓墣產業研究院的數據，2021 年的電動車預估成長 36.7%，占全球新車銷售量近 4%，從長期的產業趨勢來看，功率元件產業重點發展項目一定是電動車。
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電動車的需求帶動不同電壓供電需求，難度更高，功率更大，更需要耐高溫，高壓，更穩定的特性，這塊市場幾乎都掌握在國際大廠手中，英飛凌（Infineon）就是業界龍頭，市占率約在 20% 左右，無論是 MOSFET、IGBT、GaN、SiC 都有完整的產品線。
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■ 第三代寬能隙材料功率元件
近年來各大廠積極研究新材料採用氮化鎵（GaN）與碳化矽（SiC）的新製程，雖然成本大幅增加， SiC功率元件價格約為矽基元件5倍，但是導入電源轉換器可提升電動車與電網間更高的運作效率、提高系統穩定度、系統及裝置小型化、縮短充電時間、延長電動車續航力等，在車載充電器及快充設備領域非常具有發展潛力。
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SiC較矽基元件具耐高壓、對應更高輸出功率、降低週邊電子元件損壞率、於嚴苛環境下信賴性高等優勢，在快充領域應用有很大發展潛力。同時，SiC元件可縮小快速充電樁的體積，延伸好處是能提升快充站土地利用坪效。
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根據德儀TI的說法，GaN的成本到2021年，成本將會大幅降低至1.37 倍，2024~2026年出現交叉，甚至2027 年 GaN 的成本將會遠遠低於傳統 矽製程Silicon。
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📊 台灣領導廠商
漢磊投控在SiC市場布局最早，旗下晶圓代工廠漢磊科提供4吋及6吋SiC晶圓代工，磊晶廠嘉晶(3016) 提供4吋及6吋SiC磊晶矽晶圓，均已獲客戶認證並進入量產，昇陽半（8028）則是專精SiC晶圓薄化。
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杰力(5299)是國內少數同時具有電源管理 IC 及 Mosfet 設計能力的公司，持續往 GaN 技術投入研發，據傳大中(6435)與杰力(5299)在技術上都已經有所突破。
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富鼎(8261) 有低壓產品之外，中高壓的 MOSFET，有能力直接與國際大廠競爭，今年 SiC 產品已經完成開發，尼克森及富鼎的碳化矽（SiC）二極體已開始出貨，2021年台灣MOSFET廠在GaN及SiC領域就有機會看到營收貢獻。
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♨ 股民當家團隊對於新一代半導體材料Sic、GaN在電動車、與快充領域特別感興趣，試想現在全市場都在講天鈺、通嘉、偉詮電、鈺邦，只是手機快充---相關股票就一直噴漲！
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💡 各位有想過電動機車，電動汽車電流電壓更高，如何才能充的更快，更安全，未來商機更大！一旦時機成熟，形成市場共識，天鈺就只是小菜罷了~~~
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#電源設計 #電池充電 #降壓—升壓型電池充電器

【供應電壓大不同？萬用充電器就能搞定】

電源是電子產品的生命，然由於各種產品的電池組成與額定電壓不盡相同、充電的輸入電壓範圍大，有時會低於或高於輸出電池的負載電壓；為了適於替各種化學電池充電並接受各式電源輸入，電池須同時具備升壓及降壓的能力。凌力爾特 (Linear) LTC4020 降壓—升壓型電池充電器可在 4.5V～55V 的輸入範圍內運作，並產生高達 55V 的輸出電壓；由一個「降壓—升壓型 DC/DC 控制器」和一個「PowerPath」電池充電器組成，專為多種電池化學組成而優化。

LTC4020具有許多特點，包括：PowerPath 即時接通、基於定時器的充電、電池溫度監視、用於高阻抗電源的輸入電壓調節、充電狀態和故障報告，是一款通用的高電壓、高效率降壓—升壓型電源控制晶片。它採用四開關降壓—升壓型轉換器，只需一個電感轉換器的輸出直接連到系統負載，且能同時為電池充電。最大充電電流可藉由採樣電阻進行監測和調節，用戶可自行選擇在充電通路上加一個「場效應管」，以便在需要時將輸出電池與系統負載分開。

LTC4020適用於汽車電池、12V～24V軍工業／醫療用電源或太陽能板，採用三種充電模式，針對不同電池類型最佳化：
—對鋰電池可選擇恆流、恆壓充電模式，既可採用1/10電流，也可定時以終止充電；
—鉛酸電池可用優化的四步三級充電模式；
—帶定時功能的恆流充電。

它採用平均電流型控制，抗干擾能力強，電感平均電流透過輸入部分的兩個採樣電阻進行監測，能在系統負載供電的同時，為電池充電。充電過程中，充電通路場效應管絕大部分時間皆在開通狀態，阻抗很低。將電池和轉換器輸出連接在一起，對於過度放電而電壓很低的電池，LTC4020會自動將充電通路場效應管設置為一個線性穩壓器，以允許降壓—升壓型轉換器輸出；當高於電池電壓時，仍然能夠充電，該功能被稱為「即時開通」。

只要輸入電源具備，轉換器能立即提供高於電池電壓的輸出。在非充電狀態下，LTC4020自動將充電通路場效應管設置為一個理想二極管，如此電池與轉換器輸出是斷開的；然而一旦系統負載電流超過轉換器的最大供電能力，額外功率馬上能由電池通過該理想二極管，高效提供給負載。詳細工作原理如影片連結所示。

延伸閱讀：《Linear：高效率降壓—升壓型電池充電器》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2015/1103/30397.html…
(點擊內文標題即可閱讀全文)

#凌力爾特Linear #LTC4020

圖檔取材：pixabay.com