特斯拉電動車加速碳化矽應用 大廠拚8吋量產

(中央社記者鍾榮峰台北2022年7月17日電)電動車
大廠特斯拉(Tesla)帶動第三代半導體碳化矽
(SiC)應用,整體觀察,全球碳化矽產業由美、
日、歐等少數具全產業鏈生產能力大廠主導,為降低
成本,8吋晶圓和基板成為兵家必爭之地。

碳化矽材料具備高電壓和高頻特性,能在高溫環境
下穩定運行,電能消耗更少、散熱特性佳,體積也可
更小型化,介電係數、導熱率及最高工作溫度等關鍵
參數具有優勢,適用製造電動車、5G通訊、太陽能等
應用所需功率半導體元件,因應高溫、高功率、高
壓、高頻及抗輻射等極端運作環境。

碳化矽功率半導體在電動車領域初試啼聲,SiC車
用金氧半場效電晶體(SiC MOSFET)模組由電動車
大廠特斯拉(Tesla)帶動採用,先行導入Model 3車款
逆變器和車載充電器,在降低反應恢復時間和開關損
耗效能顯著,也可讓電動車加速快、充電後里程續航
力拉長、充電速度縮短。

特斯拉帶動電動車用碳化矽模組,使得其他電動車
廠跟進,也讓SiC MOSFET供應吃緊。資策會產業情
報研究所(MIC)資深產業分析師何心宇指出,目前
SiC MOSFET模組交期拉長至42週以上。

特斯拉電動車推動碳化矽模組應用浪潮,也促使全
球大廠積極布局碳化矽供應鏈。資策會MIC指出,全
球碳化矽產業由美、日、歐洲等企業主導,但目前具
備碳化矽全產業鏈生產能力的廠商家數仍少。

觀察大廠在電動車應用布局,亞系外資法人指出,
目前美國Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、陶氏化學關係企業道康
寧(Dow Silicones Corporation);日本羅姆
(ROHM)株式會社、昭和電工(Showa Denko)、新
日鐵(NSC);歐洲意法半導體(STM)等,具有碳
化矽全產業鏈生產能力,尤其是在基板與磊晶等關鍵
技術。

何心宇舉例,Wolfspeed已實現4吋和6吋產線量產,
並開始建設8吋產線,此外Wolfspeed以及昭和電工寡
占碳化矽磊晶市場。

不過產業人士表示,碳化矽模組在電動車的滲透率
仍處於初期階段,主要是價格過高,其中碳化矽SiC
晶片售價高出一般矽晶片達10倍至15倍;外資法人分
析,受制於碳化矽磊晶速度、加工難度等因素,製造
成本仍居高不下,因此僅有部分電動車廠採用。

資策會MIC指出,去年對碳化矽模組拉貨需求較明
顯的品牌車廠,包括特斯拉(Tesla)、比亞迪
(BYD)、現代(Hyundai)、保時捷(Porsche)與
新創企業Lucid Motors等。

為了降低成本,擴大晶圓尺寸是關鍵技術之一,不
少國際大廠紛紛從6吋轉向8吋晶圓。根據分析,SiC
晶片數量可從448顆增加到845顆,增加幅度達75%。

除了Wolfspeed、羅姆、Ⅱ-Ⅵ紛紛推出8吋碳化矽基
板外,法人指出,包括英飛凌(Infineon)、意法半
導體、安森美(On Semi)等大廠,也積極布局8吋碳
化矽晶圓生產線。Wolfspeed今年起已進入量產,其他
大廠最快2024年起產線也開始量產。

台灣在碳化矽晶圓製造包括漢磊(3707)、嘉晶
(3016)、全新(2455)等,不過多以4吋晶圓為
主,6吋晶圓逐步量產,廣運(6125)集團關係企業
盛新材料今年第3季規劃開發8吋晶體。

中國廠商也想布局8吋碳化矽晶圓,雖仍處於研發
階段,但今年3月中國爍科晶體已開發出8吋碳化矽晶
體。此外,中國廠商積極布局碳化矽晶圓製造,亞系
外資法人指出,包括天科合達和中國電科等,已量產
6吋碳化矽晶圓;三安光電、東莞天城等將於2023年
量產6吋碳化矽晶圓。
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