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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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齊納二極體是使電壓穩定至最佳的元器件。可惜的是，它無法提供大電流，但在為後續功率級提供精確電壓基準時非常有用...
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雷尼機車教室

1.機車的神經中樞(電子系統概論)

如果將引擎譬喻成機車的心臟，那麼燃料就跟食物，或者血液一樣重要。然而在人體中掌管一切運作的司令官，就是我們的大腦，它夠過神經系統將訊號傳給器官與組織，而在機車之中，也有類似的構造，例如噴射系統Fi管理電腦ECU、ECM之於各個感知器與最終的供油與點火。

我們都知道進壓燃排是引擎運轉的一個輪迴，但是誰讓它點火產生爆炸，誰發出個各個最終訊號，以及它的頻率為何，這一切從何而來？引擎的第一次運轉來自人力啟動或是電瓶送電給啟動馬達，爾後藉由曲軸位置感知器，讓系統可以知道引擎的轉動狀況，並且知道何時該發出下一個點火訊號，透過晶體放大以及考爾升壓，強大的電流透過火星塞成為閃電般的放電火花將汽缸中的混燃氣整個點燃於是爆炸產生，機車開始有了屬於自己的第一下心跳，這第一次的爆炸經過發電系統的磁生電原理，為下一次的爆炸儲存了能量，爾後機車可以不依靠外力，自給自足的爆炸燃燒，直到它的燃料用完為止。

機車的電力供需，我們透過路徑的方式將它稍作描述，電的起源是化油汽車款的分電盤或是噴射車款的發電機，這時磁生電的物理特性產生交流電後，透過整流器轉換為直流電，以及進行穩壓工作，以14伏特的較高電流對電瓶充電，同時電瓶也再次透過穩壓器輸出穩定的12V電流來到保險絲盒中進行電力分配。這裡不僅有啟動馬達，燈組系統、喇叭、風扇冷卻系統需要用電，某些豪華車款可能如同汽車一般有影音設備或是通訊設備需要用電，這些系統不僅藉由保險絲做安全設定，許多部位更透過繼電器或是二極體進行切換以及流向控管。

電流除了在車上扮演能量與食物的角色之外，它也是神經系統中訊號傳導的媒介。不論汽機車，在進入噴射的新世紀後，車上都開始配備處理器去計算最省的油耗與最適的點火頻率，因此整個Fi的噴射系統只為兩件事而生，一個是給多少油，一個是什麼時候點火。Fi系統的構成從進氣端、引擎本體、排氣端的依序是進氣溫度感知器，進氣壓力、節氣門開啟度、凸輪軸角度、引擎溫度、曲軸角度、排氣溫度與含氧感知器等，當然更環保的車輛還有廢氣回收、引擎吹漏等等輔助系統控制以降排污值。這些感知器大多以電位差的方式轉換成可被讀取的數值給ECU處理器，僅有少數採脈衝回饋ECU，例如點火系統。ECU電腦中還有一個固定的唯讀程式，就是所謂的map，一個三維的供油與點火程式。以上的敘述的感知器，可以偵測出目前騎車環境與電腦內map預設值的差異，然後予以補正，例如噴射供油頻率與目前最新的科技開起時間，以及點火頻率、提前與延後等變化，讓引擎處於最適化的運轉狀態，例如在化油器車款上，天氣冷熱、海拔高低等，空氣中的含氧量變化讓燃燒狀況有過濃或是過稀，如此的太過與不及表現。然而在電子噴射的世界中，這些問題將不再發生，車廠甚至再研發車輛時，就能夠將各種環境參數考量進去，爾後車輛可以自行適應各種環境與氣候，不像化油器時代，需要為各種環境修改其設定。此外，在眾多的感知器中，只須對電路予以設定，待任何部位出了問題，或是訊號斷訊，ECM都可以得知，並且發出故障訊號，通知車主趕緊回廠維修，或是提供安全模式，避免損害擴大，這些人性化的考量，亦是化油器年代所不及。

2.如何突破原廠設定，邁入改裝領域

所謂道高一呎魔高一丈，改裝的生命總是能夠找到出路，去破解原廠的Fi供油設定。其實各家車廠都是用自己的程式語言去編撰ECU內部的程式，也包括我們說的map，因此一般人要去讀取就會遇到困難。當然，如果改裝廠願意砸下重資，是沒有破解不了的程式，但是得看背後的利潤是否足以cover一切，如果市場規模經濟不夠大，這一切的開發也是枉然。這部份的改裝有所謂的取代是電腦，也就是整個ECM換成改裝廠自己出的可程式化電腦，灌入改裝廠所欲使用的軟體與map便能開始工作，目前歐陸與美國都有這樣的產品。第二種是直接更換掉原廠電腦ECM中的晶片，同樣是換上可程式化的晶片，然後灌入自己的資料進去。

如果不看破解原廠程式的做法，還有一個方法可行，雖然這個方法比較低階，但是成本較低，效果也非常顯著，重點是價錢具備親和力，能夠讓一般消費者所接受。這種方式就是先量出Fi的偵測系統感知器採用電位差或者脈衝訊號，然後加以增減觀察其變化，待抓出向量後，便可以利用可變電阻或者攔截訊號，由外界重新給於訊號，如此也可以讓ECM在正常運作下，做出供油的增減供應或是點火的提前與延後。這部分產品有國人自行研發的KOSO系列或是美國的動力司令Power Commander為代表。