特斯拉電動車帶動 SiC 模組,台廠拚自主供應鏈

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 07 日 15:01 | 分類 晶片 , 汽車科技 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


電動車帶動功率半導體和模組需求,第三代半導體碳化矽(SiC)晶片與模組是重要關鍵,包括鴻海集團等台廠積極建立供應鏈,不過產業人士指出,台灣在 SiC 模組上游供應鏈可能出現斷層,政府應該積極重視。

電動車市場成長帶動關鍵功率半導體元件和模組需求,攸關變頻、變壓、變流、功率放大、功率管理等功能,也攸關電動車快速充電效能,其中以絕緣柵雙極電晶體(IGBT)模組和第三代半導體SiC晶片和模組最為重要。

第三代半導體材料是以碳化矽(SiC)及氮化鎵(GaN)為材料主流,相較傳統第一、二代材料如矽(Si)、砷化鎵(GaAs)等,第三代半導體具備尺寸小、效率高、散熱迅速等特性。適合應用在 5G基地台、加速快充以及電動車充電樁等應用。

從高電壓和散熱功能來看,鴻海分析,第三代半導體 SiC 元件效能比 GaN 元件佳,可快速充電,用在車載領域 SiC 元件相對有優勢;在可靠度 SiC 元件也具有優勢。

產業人士表示,SiC 模組目前主要是電動車大廠特斯拉(Tesla)帶動採用,導入逆變器和車載充電器應用,不過其他電動車廠採用SiC模組時間,最快也要到 2023 年。由於電動車用 IGBT 模組和 SiC 模組產線基本上可共用,因此台灣廠商除了布局電動車用 IGBT 模組,也同步開發 SiC 模組。

8 月 5 日鴻海集團以新台幣 25.2 億元取得旺宏竹科 6 吋晶圓廠,強攻 SiC 元件晶圓製造,預估到 2024 年月產能可到 1.5 萬片,因應每月 3 萬輛電動車製造所需功率元件,鴻海藉此欲在電動車功率元件和模組站穩先機。

其他台廠也積極布局 SiC 模組,例如二極體廠朋程在 SiC 模組代工機種預計今年第四季導入量產,布局 IBGT 模組的同時,朋程也與 IBGT 模組客戶洽商 SiC 模組計畫,透過與日系 SiC 晶片客戶合作,朋程超前部署先在 SiC 模組及封裝累積經驗。

此外台廠也前進 SiC 模組上游供應鏈,例如晶圓代工廠漢磊和轉投資磊晶矽晶圓廠嘉晶布局 SiC 與GaN 等第三代半導體;太極能源與母公司廣運轉投資盛新材料,布局 SiC 長晶和切晶;被動元件大廠國巨集團旗下同欣電)與成功大學合作開發活性金屬硬焊製程級材料自製化,布局高功率 GaN 及 SiC 封裝用陶瓷基板。

不過從國際大廠來看,包括 Cree、Ⅱ-Ⅵ、英飛凌(Infineon)、意法半導體(STM)、羅姆半導體(ROHM)、三菱電機(Mitsubishi)、富士電機(Fuji Electric)等,已先在 SiC 晶圓領域卡位,製造以 6 吋或 8 吋晶圓為主;而台廠目前以 4 吋為主,6 吋晶圓技術尚未規模化生產。

產業人士指出到 2023 年之前,台廠與客戶在 SiC 模組仍處於產品開發與樣品驗證階段,且台灣半導體產業在研發 SiC 晶片,在前段磊晶和長晶製程仍有待努力,自主供應鏈可能出現斷層,政府應積極重視。

展望 SiC 模組發展,產業人士分析,電動車成本最高的前三大項就是電池、電機和電控系統,若一般電動車電控系統內建 SiC 模組,電控系統成本可能超越電池躍居第一,影響電動車售價;若 SiC 模組和 IGBT 模組價差縮小至 3~5 倍,SiC 模組在電動車市場才有機會提高滲透率。

(作者:鍾榮峰;首圖來源:Unsplash

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