2021年4月、MOSFET市場はウェーハ製造、パッケージング、およびテスト容量が逼迫していました。期間レポートでは、サプライヤーのコストの上昇、スケジュールの延長、価格調整、および照明や小型家電の顧客からの異常に強い注文について説明しました。一部の参加者は、製造業者が拡大を追求し、顧客が早期に注文した一方で、不均衡が2021年の大部分まで続くと予想しました。
この記事では、これらの条件と会社のコメントを2021年4月8日の過去のスナップショットとして扱います。今日のMOSFETの容量、リードタイム、価格、ベンダーのシェア、または需要が同じであるとは主張していません。MOSFETは商品のように見えるスイッチであり、その代替が損失、熱、EMI、および信頼性を変化させる可能性があるアプリケーション固有のコンポーネントであるため、エンジニアリングの教訓は引き続き関連性があります。
2021年にMOSFETの供給が逼迫した理由
MOSFETは、電源、モータードライブ、インバーター、プロセッサ、グラフィックシステム、通信機器、充電製品、電化製品、および車両にサービスを提供します。多くのデバイスは、最新のロジックノードではなく、確立されたウェーハプロセスを使用します。いくつかの市場で需要が増加すると、追加のツールと適格なラインをすぐに追加できないため、成熟ノードの容量がボトルネックになる可能性があります。
2021年のアカウントでは、鋳造所と外部委託の組み立ておよびテスト能力が制約されていると説明されていました。また、利益率の高い製品は生産リソースをめぐって競争する可能性がある一方で、MOSFETサプライヤーは投入コストの上昇に直面しているとも述べました。その結果、リードタイムが長くなり、選択的に割り当てられ、価格変更が発表されました。
保護命令により、信号が読みにくくなった可能性があります。顧客が不足を恐れると、複数のチャネルからの予測や注文が増えます。ディストリビューターはより多くの株を保有するかもしれません。次に、サプライヤーは実際の最終用途を超える需要を確認し、どの注文が実際の生産を表すかを決定する必要があります。これが、容量計画には、注文書だけではなく消費証拠が必要な理由です。
照明や小型器具が非常に多くのデバイスを必要とした理由
LED照明は、スイッチング電力変換を使用して電流を効率的に調整します。トポロジに応じて、MOSFETは入力ステージ、電力率補正回路、分離または非分離コンバータ、調光パス、および保護機能に表示されます。小型機器は、アダプター、バッテリー充電、モーター制御、ヒーター、ポンプ、ファン、およびユーザーインターフェイスパワーレールにMOSFETを使用します。
ソースアカウントによると、一部の顧客は、特に照明や小型家電製品で、2021年3月に4〜5回注文を増やしました。それは期間の観察であり、最終的な消費が同じ量だけ増加したという証拠ではありませんでした。一部の増加は、在庫の再構築または将来の可用性への懸念を反映している可能性があります。
メーカーにとっては、安価なMOSFETでも完成品の出荷を停止することができます。ゲートドライバ、スイッチング周波数、PCB銅、ヒートシンク、スナバ、制御ループ、およびEMIフィルターは特定の電気的特性に合わせて設計されているため、置換は自動的に簡単ではありません。
MOSFETの代替を困難にする仕様
電圧と現在の評価は最初の画面にすぎません。エンジニアは比較する必要があります:
- オン抵抗: RDS(on) は伝導損失を変化させ、通常は接合温度とゲート電圧によって変化します。
- ゲート料金: 合計料金とプラトー料金は、ドライバーの需要、切り替え速度、および切り替え損失に影響します。
- 容量: 入力、出力、および逆転送容量は、遷移、リンギング、および制御動作に影響を与えます。
- 安全な操作エリア: パルス応力または線形応力は、時間および温度に依存する制限内にとどまる必要があります。
- 雪崩とダイオードの挙動: 誘導荷重は、デバイスをエネルギーと逆回復応力にさらす可能性があります。
- 熱パス: パッケージ抵抗、露出パッド、ボード銅、界面材料、および気流が接合部の温度を決定します。
- パッケージとpinout: 同じアウトラインは、異なるピン割り当て、リード構造、または熱性能を隠す可能性があります。
- 資格: 消費者、産業、および自動車のアプリケーションでは、さまざまな証拠と変更制御が必要になる場合があります。
ハイエンドおよび自動車用デバイスは価格で定義されていません
2021年の情報筋によると、ハイエンドまたは自動車グレードのデバイスは、通常の製品の数倍の費用がかかる可能性があります。価格だけでは、パフォーマンスや適合性は定義されません。自動車の使用には、適格なプロセス、拡張された温度操作、統計的制御、トレーサビリティ、製造部品の承認、およびより厳格な変更通知が必要になる場合があります。エンジンベイ、ボディ、照明、充電、およびバッテリーのアプリケーションも、さまざまな電気的ストレスを課します。
同様に、8インチから12インチのウェーハに移動しても、自動的に優れたMOSFETにはなりません。ウェーハの直径は製造の経済性と利用可能なプロセスに影響を与えますが、デバイスの性能は構造、セルの設計、材料、プロセス制御、ダイサイズ、パッケージ、およびアプリケーションに依存します。調達の決定は、広範なウェーハサイズの主張ではなく、正確な部分と証拠に基づく必要があります。
ワイドバンドギャップの代替案には、新しい設計レビューが必要です
期間の議論は、高性能電力変換へのルートとしてGaNを指摘しました。GaNデバイスは、適切なアプリケーションで高速スイッチングと高出力密度をサポートできますが、シリコンMOSFETのドロップイン代替品ではありません。ゲートドライブ、レイアウトインダクタンス、スイッチトランジション、デッドタイム、保護、熱設計、EMI、パッケージング、および製造制御はすべて変更される可能性があります。
チームは、コンバータの効率、サイズ、周波数、コスト、電圧、および信頼性の目標から始める必要があります。ワイドバンドギャップデバイスは、システムがその能力を使用できるときに付加価値を与える。周囲の回路を再設計せずにシリコンMOSFETを交換すると、製品を改善するのではなく、リンギングが増加したり、過応力が発生したりする可能性があります。
不足時に調達を確認する必要があるもの
- 正確なメーカー、部品番号、パッケージ、リビジョン、および許可されたチャネルを確認します。
- 現在の在庫、コミットされた生産量、予測供給、および未確認の上昇を分離します。
- 日付コード、保管、水分感受性、トレーサビリティ、および偽造管理を確認します。
- 製品の変更、工場の変更、および終末期の通知条件を要求します。
- 連続性に関連するウェーハ、アセンブリ、およびテストの依存関係を特定します。
- 代替を受け入れる前に、エンジニアリングの承認と検証を必要とします。
- 実際の生産需要と調和できない二重注文は避けてください。
2つの部分が「同等」であるというディストリビューターの声明は、レビューを終了するのではなく、レビューを開始する必要があります。エンジニアリングには、データシート、アプリケーション条件、サンプル、測定値、および管理された承認が必要です。
交換用MOSFETの検証
最小および最大入力電圧、全負荷、軽負荷、起動、シャットダウン、短絡、過負荷、および最悪の予想周囲温度でテストします。適切なプローブでゲートとドレインの波形を測定し、スイッチングと伝導損失を計算します。検証済みのサーマルメソッドを使用して、接合部と温度のマージンを確認します。
スイッチング速度と静電容量はノイズを変化させる可能性があるため、実施および放射を繰り返します。特に長いメインケーブルや屋外設備に接続された照明では、免疫力とサージの動作をテストします。モーターと誘導負荷については、現在の再循環、雪崩応力、および障害の中断を調べます。
電力相互接続もレビューが必要です。より高い電流または新しいスイッチングプロファイルは、端子の温度とコモンモードの動作を変える可能性があります。A 配電接続の概要 は、現在、連絡先、分岐、およびエンクロージャの質問を整理するのに役立ちます。 Wire-to-boardのコネクターガイド 内部インターフェイス計画をサポートできます。最終的な選択は実際の製品で確認する必要があります。
サプライヤーと顧客が増幅を減らす方法
サプライヤーは、現実的なリードタイムを公開し、確認済みの容量をターゲットと区別する必要があります。顧客は、ローリング予測、実際の消費量、完成品の在庫、およびプログラムの変更を共有する必要があります。双方は大きな偏差を調整する必要があります。長期契約は可視性を向上させることができますが、ボリューム、柔軟性、変更処理、および割り当ての原則を定義する必要があります。
設計組織は、単一電源デバイスのリスクレジスタを維持し、需要がピークに達する前に代替を承認する必要があります。製造業は利回りとスクラップを追跡する必要があるため、購入は真の消費を理解できます。セールスは、すべてのリクエストを約束するのではなく、顧客の優先順位を伝える必要があります。品質は代替の証拠を所有する必要があります。
歴史的結論
2021年のMOSFETの不均衡は、成熟した半導体技術がどのように戦略的ボトルネックになるかを示しました。照明と電化製品の需要、自動車の電化、鋳造所の制約、パッケージの制限、および予防的注文が市場全体に相互作用しました。回復の正確な月に関する予測は、制約された各ステップへの可視性よりも有用ではありませんでした。
実際の対応は、サプライチェーンの分野とデバイスレベルのエンジニアリングを組み合わせることです。実際の需要を検証し、認可された供給を確保し、製造ルートを理解し、電気的挙動を比較し、最悪の場合の条件下で交換をテストし、承認されたすべての変更を制御します。このアプローチは、MOSFETの可用性が不確実になった場合に、生産の継続性と製品の信頼性の両方を保護します。
