根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，伴隨車(chē)廠(chǎng)推出的各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)款增加，2020年電動(dòng)汽車(chē)(純電、插電混合式、油電混合式)有望攀上600萬(wàn)輛大關(guān)，目前以油電混合的成長(zhǎng)速度較快，但就長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，純電動(dòng)汽車(chē)仍持續(xù)占有重要份額，為提升消費(fèi)者接受度，高端電動(dòng)汽車(chē)在性能與行駛距離的技術(shù)上還有進(jìn)步空間。
其中，關(guān)鍵的功率半導(dǎo)體元件如SiC晶圓與SiC Diode、SiC MOSFET等，在技術(shù)與需求上需要時(shí)間提前布局，因此也看到越來(lái)越多相關(guān)廠(chǎng)商在此領(lǐng)域的積極動(dòng)作。
高端電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展日益重要，推升未來(lái)SiC晶圓與元件需求將持續(xù)增加
現(xiàn)行電動(dòng)汽車(chē)大多還是以硅基材的IGBT做為逆變器的芯片模塊，是功率半導(dǎo)體在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)主流。SiC MOSFET雖具有較好的性能與散熱表現(xiàn)，但礙于成本過(guò)高及SiC晶圓制造技術(shù)復(fù)雜，良率表現(xiàn)沒(méi)有硅晶圓好，因此目前SiC在電動(dòng)汽車(chē)使用的滲透率仍不高。
然而，自電動(dòng)汽車(chē)龍頭廠(chǎng)商Tesla推出Model 3后，高階電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)氛圍可能有些許改變。相較市面上其他電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)商使用硅基底芯片(IGBT、MOSFET等)制作PEM(Power Electronics Module，用以做為AC/DC間的電流轉(zhuǎn)換)，Tesla Model 3完全使用SiC MOSFET來(lái)做PEM，也讓SiC MOSFET在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域引起討論。
根據(jù)廠(chǎng)商說(shuō)法，Tesla Model 3因使用SiC MOSFET模塊，因此AC/DC的電流轉(zhuǎn)換效率在長(zhǎng)距離電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)上排名第一(若不論行駛距離，Hyundai推出的電動(dòng)汽車(chē)Ionic Electric在電流轉(zhuǎn)換效率方面較Model 3好，但電池功率僅有27KWh，行駛距離只有Model 3一半)，讓以Tesla為主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的高端汽車(chē)廠(chǎng)商評(píng)估使用SiC MOSFET的效益。
值得一提的是，車(chē)用Tier 1大廠(chǎng)Delphi在2019年9月發(fā)表其最新使用SiC模塊的800V Inverter(目前電動(dòng)汽車(chē)主要使用400V系統(tǒng))，能延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)行駛距離并縮短電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間。此項(xiàng)技術(shù)也為Delphi贏得一家主要客戶(hù)為期8年，總值達(dá)27億美元訂單，預(yù)計(jì)自2022年開(kāi)始供貨給使用800V系統(tǒng)的高端車(chē)款，為SiC未來(lái)需求加添信心。
此外，SiC MOSFET Module在快速充電樁的使用上也正迅速擴(kuò)展。豪華車(chē)品牌Porsche在2018年10月即發(fā)表以SiC MOSFET模塊建置可適合各種電動(dòng)汽車(chē)使用的快速充電樁，除是為自家Taycan拉抬聲勢(shì)，也顯示快速充電樁在高階電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的必要性。
由此看來(lái)，盡管目前電動(dòng)汽車(chē)型以HEV居多，且現(xiàn)行多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)采用的功率元件仍以IGBT為主，但基礎(chǔ)設(shè)施的建置與消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)意愿仍需要時(shí)間布局，從長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃來(lái)看，市場(chǎng)端的需求后勢(shì)相當(dāng)可期，也將持續(xù)助長(zhǎng)SiC話(huà)題性。
SiC相關(guān)廠(chǎng)商布局積極，營(yíng)運(yùn)策略與產(chǎn)業(yè)類(lèi)別多元
從車(chē)用SiC產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈分析，可看到不僅廠(chǎng)商多元，布局腳步也相當(dāng)積極，首先在SiC晶圓部份，市場(chǎng)上占比最高的廠(chǎng)商是美國(guó)Cree，在晶圓制作技術(shù)與良率方面皆有良好表現(xiàn)，市占約6成。
看好未來(lái)需求，Cree擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃相當(dāng)積極，2019年5月宣布為期5年的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，總投資為10億美元，估計(jì)屆時(shí)在SiC晶圓產(chǎn)能與SiC晶圓制作材料上將提升30倍之多。
有了充足的晶圓產(chǎn)能，旗下Wolfspeed也是生產(chǎn)SiC Diode、SiC MOSFET的主要廠(chǎng)商，相輔相成下將持續(xù)拉抬在SiC產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的占比，其余廠(chǎng)商還有美國(guó)II‐VI Incorporated、收購(gòu)DuPont SiC晶圓事業(yè)的韓系硅晶圓廠(chǎng)商SK Siltron等。
在SiC芯片制造部分，主要功率半導(dǎo)體IDM廠(chǎng)商皆榜上有名，包括Infineon、ON Semiconductor、STMicroelectronics、ROHM、Mitsubishi Electrics等，是市場(chǎng)上提供SiC芯片與SiC Module的主要廠(chǎng)商。芯片商與模塊商在SiC材料上的布局也很積極，包括ROHM收購(gòu)SiCrystal、STMicroelectronics收購(gòu)Norstel、Infineon收購(gòu)Siltectra借助冷切技術(shù)提升元件制作效率等。
另外，在車(chē)用Tier 1廠(chǎng)商與整車(chē)廠(chǎng)部份，例如日前Robert BOSCH即宣布，2020年將進(jìn)軍以SiC碳化硅晶圓做基底生產(chǎn)車(chē)用微芯片，主要用在AC/DC轉(zhuǎn)換，全力助攻主要客戶(hù)搶占電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)，而日本廠(chǎng)商DENSO亦有自己生產(chǎn)相關(guān)芯片的能力。
在車(chē)廠(chǎng)方面，陸系車(chē)廠(chǎng)比亞迪(BYD)有自研SiC及擴(kuò)大SiC功率元件的規(guī)劃，投入巨資布局SiC建立完整產(chǎn)業(yè)鏈，將整合材料(高純碳化硅粉)、單晶、外延片(Epitaxy)、芯片、模塊封裝等，致力于降低SiC元件的制作成本，加快其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用。
而在臺(tái)系供應(yīng)鏈方面，主要有硅晶圓廠(chǎng)環(huán)球晶與GTAT簽訂長(zhǎng)約，以取得長(zhǎng)期穩(wěn)定的SiC高質(zhì)量碳化硅晶球供應(yīng)，致力擴(kuò)展SiC晶圓供應(yīng)鏈占比；漢磊提供SiC Diode、SiC MOSFET代工服務(wù)；嘉晶提供SiC磊晶代工服務(wù)；升陽(yáng)半導(dǎo)體提供晶圓薄化服務(wù)；瀚薪科技則聚焦SiC與GaN的元件開(kāi)發(fā)，持續(xù)增加技術(shù)實(shí)力，逐漸讓自家產(chǎn)品能跟國(guó)際大廠(chǎng)相抗衡。
然較可惜的是，由于臺(tái)灣地區(qū)缺乏本土汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的助益，車(chē)用芯片滲透率并不高，加上主要汽車(chē)廠(chǎng)商多半以長(zhǎng)期合作的Tier 1或芯片商合作，臺(tái)系廠(chǎng)商要切入汽車(chē)供應(yīng)鏈仍有些許困難待克服，包括長(zhǎng)期的車(chē)規(guī)認(rèn)證及建立客戶(hù)采買(mǎi)意愿等，目前較有獲利效益的應(yīng)用仍以工業(yè)電源管理與通訊方面為主，在車(chē)用SiC產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈要能有一定程度的占比尚需持續(xù)努力。
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