2022.9.23
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各行业企业获利衰退警钟陆续响起之际，在过去一段时间，全球厂家在第三类半导体厂的产能扩张及投资金额却以数倍计，丝毫不受总体产业景气的逆风影响，随着碳化硅(SiC)这项战略性材料的产能加速开出，全球电动车功率元件的出货量有望在未来几年快速冲高，第三类半导体厂营运高速起飞的拐点已到。
各国大力发展电动车，而能延长电动车续航里程及缩短电池充电时间的两大关键核心，一是电池，二是低损耗、耐高温及耐高压的SiC功率元件，两者皆被各国视为核心的战略性材料及资源进行绑桩，然不同于电池的全球寡占态势已定，全球大厂针对第三类半导体的竞逐才正激烈，电动车导入的庞大商机才正要快速浮现。
自从特斯拉(Tesla)于2017年在其Model 3中使用SiC MOSFET，成为第一家使用SiC功率元件的汽车制造商之后，从此开启了SiC功率元件市场的蓬勃发展大门，包括现代(Hyundai)、比亚迪(BYD)、通用等汽车制造商在第一时间迅速跟进，欧洲汽车制造商虽然跟进速度较慢，但奥迪(Audi)、福斯(Volkswagen)也在这两年加入采用，经过去几年的发展，在包括ＯＢＣ(车载充电器)和DC-DC转换器元件等领域，SiC元件的应用已经相当成熟。
尤有什者，包括Porsche Taycan、Audi Q6 e-tron、Hyundai Ioniq 5等高阶电动车种，都已推出800Ｖ高压电动车型，研调机构TrendForce指出，800Ｖ电气架构的革新，未来将促使耐高压的SiC功率元件全面取代Si IGBT，进而成为主驱逆变器标配，随着电动车渗透率不断升高，以及整车架构朝800Ｖ高压方向迈进，势必引爆对SiC基板的强劲需求，该机构预估，至2025年，全球电动车市场对六吋SiC晶圆的需求将高达169万片。
电动车的刚性需求确定强劲，据英飞凌统计，过往每台传统燃油车的功率半导体用量仅18颗，但每台电动车或油电混合车(ＨＥＶ)的功率半导体用量则将逾十倍增至250颗；以金额计，每台电动车或油电混合车的功率半导体金额并将从燃油车的71美元大增至450美元，进入电动车时代，高压耐高温的功率半导体元件需求将大爆发。
但SiC材料的供给却远远跟不上，一来是全球拥有碳化硅长晶量产技术的厂家本就不多，二是碳化硅晶棒的长晶时间长，七天才能长出二到五公分的晶球，加上碳化硅材质硬且脆，切割、研磨难度都高，制程复杂及技术门槛高，都是碳化硅基板售价高、供不应求的原因。
即便如此，一线车厂考量逆变器设计中采用大功率密度的碳化硅元件，节省了空间和重量，进而降低了系统级成本，推进仍是势在必行，这样的背景因素下，过去全球大厂针对碳化硅材料的绑桩大战全面引爆。
近一年来，全球ＩＤＭ大厂扩产、策略结盟动作大，从化合物半导体厂到功率半导体大厂都是。众所周知，全球拥有SiC基板量产技术的厂家五根手指头数得出来，技术遥遥领先的Wolfspeed(WOLF.US)，囊括全球逾六成的市占，遥遥领先日商罗姆(Rohm)的20％市占及已与全球第一大雷射供应商Coherent合并的II-VI(贰陆)公司的十五％市占。
Wolfspeed最早洞烛先机，早在2019年就斥资十亿美元启动美国纽约州的扩产，并最早转进八吋量产，手中囊括的订单满满，除了与意法半导体合作外，与通用、电动车厂Lucid都有供货合约，企图抢下全球逾350亿美元SiC商机的最大份额，领先的市场地位及无虞的营运前景，让Wolfspeed今年来不受全球股灾影响，仍逆势收红，一年来的股价仍大涨三八％，并带动第三类半导体族群股价跟着发红发紫。
日商罗姆及在2020○年从杜邦手中收购SiC晶圆业务的韩国SK Siltron，今年八月都宣布分别将扩产六倍及三倍的产能计划，罗姆目标更剑指龙头Wolfspeed，企图在2025年将全球市占率提高至三成；此外，罗姆亦将市场战线拉长至海外，日前宣布投资台达电子公司锭基半导体，将共同投资研发600Ｖ的氮化镓功率元件，形成新的产业联盟，亦是台厂借国际ＩＤＭ大厂之力壮大第三类半导体布局的重要一役。
Wolfspeed、罗姆二大化合物ＩＤＭ大厂「得碳化硅得天下」，已在碳化硅市场取得一定的话语权，这可让拿不到碳化硅基板的国际功率半导体ＩＤＭ大厂急得跳脚，为了巩固碳化硅基板料源，安森美(Onsemi)在去年一口气以4.15亿美元现金收购GTAT后，直接在美国盖SiC晶圆厂，自给自足碳化硅基板；英飞凌虽一度也与GTAT合作，但在GTAT出售给安森美之后，英飞凌转向与II-VI(现为Coherent)签订供货合约，II-VI同时拉长战线至2027年，规划六吋碳化硅基板产能将达100万片。
国际ＩＤＭ厂针对碳化硅的竞合已壁垒分明，碳化硅功率元件的规模经济也将随之到来，台厂虽然在碳化硅基板原料的取得处于劣势，但在功率半导体元件的代工有一定的制程实力，亦可随着市场的起飞而取得一定的商机。
相较于碳化硅，另一备受瞩目的氮化镓(GaN)，由于在磊晶及制程量产技术相较于碳化硅更难，在迈向商品量产化的进程中，得耗费更长的时间，鸭子滑水多年，目前也仅在消费性快充市场实现小量渗透率，不过，研调机构Yole Developpement指出，GaN可以在更高频率下以更高效率运行，性能优于硅MOSFET元件，预计未来GaN将渗透到四八Ｖ至十二Ｖ的DC/DC转换器，并在车载充电器与碳化硅及硅元件形成竞争，惟这项技术仍需要几年的时间才足以成熟到进入大众市场，一般认为，2025年可能才是氮化镓元件得以在电动车及资料中心取得一些市占的时间点，目前海外领导厂家有纳微、Power Integration、Transphorm技术发展进度较快，能否成为继碳化硅之后而大鸣大放，也值得长期留意。
