【三代半導體狂潮】電動車應用需求孔急 台廠喜迎第三代半導體狂潮

文|林哲良    繪圖|米承鶴、林媛婷
以碳化矽(SiC)與氮化鎵 (GaN)為主的第三代半導體,經過十多年的努力之後,隨著應用面越來越廣,即將進入成長爆發階段。(東方IC)

特斯拉在電動車的地位就猶如智慧型手機的蘋果(Apple),Model 3的成功,讓更多車廠跟進採用SiC技術;2025年若有一半銷售是電動車新車,以一片6吋N型SiC售價約1,200美元;初估,光是SiC基板的產值就高達5.85億美元。若再加上再生能源、5G基地台及低軌衛星等應用,也相當依賴SiC解決效能與高頻訊號等問題,更加確立SiC等第三代半導體未來科技應用的地位。

2018年,電動車龍頭特斯拉(Tesla)發表平價車款Model 3,被稱為矽谷鋼鐵人的創辦人馬斯克(Elon Musk)欽點,首度在電動車變流器設計中,導入歐洲意法半導體(STM)的SiC(碳化矽)MOSFET,立刻引發市場高度關注。「Model 3得利於SiC晶片,可將逆變器體積縮小,打造出更流線的車體。」一位專家認為,由於SiC能夠縮小變流器體積、承受更高功率、提高導電效率及減少發熱等特性,不但提高Model 3的續航里程,更讓特斯拉得以設計出更流線型的外觀,讓空氣阻力係數追上性能超跑。

因獲得特斯拉創辦人馬斯克的青睞,Model 3變流器設計導入了SiC技術,而SiC果然也沒令人失望,讓Model 3空氣阻力係數追上性能超跑。(達志影像)

不僅電動車,在再生能源領域上,SiC的表現同樣令人激賞。長期推廣科技知識教育的知識力科技執行長曲建仲表示,過去用矽(Silicon)做的太陽能逆變器,原本100KW(千瓦)可能重達1129公斤,改採用SiC設計製造之後,不僅功率增加到125KW,但重量卻僅剩77公斤,成果驚人。

半導體業界人士對本刊直言,特斯拉在電動車的地位就猶如智慧型手機的蘋果,Model 3的成功,讓更多車廠跟進採用SiC技術;儘管以SiC、GaN(氮化鎵)等為首的第三代半導體,產值目前僅有幾億美元,但因為用SiC解決電動車power(功率)問題已是明確趨勢,加上再生能源、5G基地台及低軌衛星等應用,也相當依賴SiC解決效能與高頻訊號等問題,更加確立SiC、GaN的未來科技應用的地位。

半導體專家認為,第三代半導體在太陽能等綠能相關領域的應用,未來將大放異彩。

「一片電動車用的6吋N型SiC,大概可以產製8台電動車所需的功率元件。2020年全球汽車銷售約7,800萬台,2025年若有一半銷售是電動車新車,以一片6吋N型SiC售價約1,200美元;初估,光是SiC基板的產值就高達5.85億美元。」從業界專家所言,顯而易見,電動車的應用應是帶動第三代半導體產值快速成長最關鍵的因素。

事實上,中國早就發現第三代半導體的發展潛力,官方特別在『十四五規劃』(2021至2025年)中將第三代半導體產業納入重點投資,預計投入人民幣10兆元,協助中國業者「彎道超車」。此外,更延續過去大挖台灣半導體牆角的做法,去年鎖定享有第三代半導體獨角獸美譽的台灣IC設計業者瀚薪科技,將經營團隊與核心技術連根拔起,公司也無預警解散,讓人聞到兩岸角力煙硝味。

就連一直想在電動車市場大展拳腳的鴻海董事長劉揚偉,本身就是半導體專家的他,似乎也嗅到了這股不尋常的氛圍。先是在去年6月在鴻海研究院底下成立半導體研究所,將第三代半導體列為主要研究項目之一;今年8月,鴻海更豪砸25.2億元收購旺宏月產能1.5萬片的6吋晶圓舊廠。「雖然這個6吋廠不是做SiC,但透過新的投資,可以將這座晶圓廠轉去做SiC。」劉揚偉直接說出鴻海揮軍第三代半導體的企圖心。

毫無疑問,特斯拉與鴻海先後的大動作,等同宣告第三代半導體時代來臨。然而,過去20年,第三代半導體大多是歐、美、日半導體廠商的天下;不禁令人納悶,台灣能否迎頭趕上?同時,第三代半導體快速的成長,會不會撼動台灣半導體產業「矽盾」(Silcon Shield)的全球地位?

對台廠而言,後市似乎是樂觀的。據了解,晶圓代工的台積電、穩懋、漢磊,及IC設計的即思創意等台廠,近期已在第三代半導體相關的業務上取得具體的進展,連帶也讓協力廠商汎銓科技、盛新材料等供應鏈跟著受益。

特別值得一提的是,在第三代半導體半絕緣SiC基板市場中,向來由美國CREE、Ⅱ-Ⅵ及中國山東天岳三家廠商所壟斷,3家公司合計拿下近98%的半絕緣SiC基板市場。如今,廣運集團旗下的盛新材料卻能一舉突破封鎖線,成為台灣唯一有能力生產半絕緣SiC基板的業者,顯示台廠在第三代半導體仍有可為。

根據汎銓董事長柳紀綸的觀察,在第三代半導體市場,台灣與中國之間的關係是競爭大於合作。「雖然未來電動車市場可能在中國,讓中國第三代半導體廠商多了幾分勝算,但已在第一、二代半導體就執全球領先地位的台廠,未來在第三代半導體上,也絕對不會輸給對岸。」一位資深業者肯定的說。

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