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車用半導體MOSFET急先鋒

2019-09-26 13:18先探投資週刊

【文/馮欣仁】

近兩年全球汽車產業不景氣,但各大車廠依然積極往電動車與自動駕駛車發展,而背後需要各式的功率元件、影像感測、毫米波雷達等車用半導體,潛在的商機相當可觀。雖然國內在車用半導體領域起步較晚,但相關業者仍努力通過各項車規認證,並與國際車用IDM大廠積極合作,成為供應鏈之一員。

受到美中貿易戰干擾,全球車市仍未走出寒冬,不少車廠都開始撙節開支,甚至停工減產;衝擊到車用電子、車用半導體等汽車零組件產業鏈營運。不過日前剛閉幕的法蘭克福車展,賓士、福斯、BMW、保時捷等品牌都不約而同發表電動車,主要是因自明年起歐盟九五%汽車二氧化碳排放量必須減少到九五克,二○二一年所有新車都須符合,此一嚴苛法規驅使各家車廠無不積極投入電動車的開發。全球最大車廠福斯汽車推出首款平價電動車ID3,希望能夠搶攻電動車市占率,不讓Tesla Model 3專美於前。鎖定金字塔頂端客層的保時捷,也發表首款電動車超跑Taycan,不論是性能或續航力幾乎凌駕競爭對手Tesla;同時宣布在三年內投入六○億歐元發展電動車。

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儘管全球車市依然疲弱不振,但投資界看好電動車未來的成長潛力。尤其,歐洲市場可望成為中國與美國之外另一新興市場。就各國對於電動車推進時程,根據IEA統計,預估二○二五年全球新掛牌電動車可望突破二五○○萬輛,屆時全球新車每四輛就有一輛電動車。車用電子和電動車滲透率長期穩定提升趨勢,有助帶動相關零件及供應鏈表現。除了電動車之外,汽車自動化比例愈高,則需要仰賴更多電子元件協助,依據車用半導體大廠ON Semi指出當自動駕駛車從Level 2升到Level 4時,駕駛輔助系統配備的各種IC半導體感測器數量,將達到四○個以上;至於電動汽車所搭載的各種電子元件成本將高達五八○美元,電源IC年複合成長率將達到四二%。

國際大廠主導中高壓MOSFET

雖然目前看來電動車或自動駕駛車的滲透率並不高,但就長期趨勢而言,只是時間早晚問題。從投資角度來看,或許當前不少供應鏈股價在相對低檔位置,若能逢低布局,等待時機成熟,相信股價就會有所反應。因應電動車快速成長,將帶動車用半導體中的功率半導體或元件需求大增。基本上,功率半導體大致可分為功率離散元件(Power Discrete)與功率積體電路(Power IC)二大類,而功率離散元件產品包括金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、二極體(Diodes)、絕緣柵雙極電晶體(IGBT);其中,MOSFET占功率半導體比重超過五成。

根據全球功率半導體龍頭英飛凌統計,傳統汽車功率半導體成本約為七一美元,平均每輛新車配備十八顆MOSFET元件,若是純電動車(BEV)和油電複合動力車(HEV),分別為四五五、三八七美元,MOSFET用量約為二五○顆;不論是成本或是元件使用量均倍數增長。目前全球中高規格MOSFET廠商以歐、美、日的功率半導體IDM廠所主導,包括Infineon(IFX)、On Semi(ON)、Vishay(VISH)、Diodes(DIOD)、STMicroelectronics(STM)、Renesas、三菱電機(6503.JP)、Rohm(6963.JP)等。

有鑑於矽材料的發展已接近其物理極限,因此英飛凌也積極投入新世代寬能隙(Wide Band-gap)材料如碳化矽(Silicon Carbide;簡稱SiC)、氮化鎵(Gallium Nitride;簡稱GaN)。英飛凌自一九九二年即跨足SiC技術開發,以溝槽式(Trench)技術突破了平面式SiC製程的瓶頸,在二○一六年發表以CoolSiC為名的MOSFET系列產品並於一七年正式上市,可提供高性能、高可靠度、高功率密度,且具成本效益的電源解決方案;該系列產品將以太陽能、電動車充電系統與工業級電源供應為主要的應用領域。

與傳統矽(Si)材料IGBT和MOSFET的開關元件相比,CoolSiC MOSFET提供了在一二○○V的開關中具有較低的閘極電荷與電容、反向並聯二極體無反向恢復損耗、較低切換損耗等。韓國現代汽車已宣布未來新世代電動車,將採用英飛凌CoolSiC系列產品。此外,英飛凌為了研發與生產SiC產品,除了與Cree簽署了碳化矽晶圓的供應合約之外,去年更收購位於德國德勒斯登的新創公司Siltectra,該公司開發一種創新的冷切割技術(Cold Split),可有效處理晶體材料,並可大幅減少材料損耗。

【本文未完,全文詳情及圖表請見《先探投資週刊》2058期;訂閱先探投資週刊電子版

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