得碳化矽基板者得天下

理財周刊/新聞中心 2022-06-16 11:15

因應全球節能減碳及2050淨零碳排的需求,汽車產業正加速從內燃機轉型至電動車,電動車當前的技術重點在於三電(電機、電控、電池)效能的提升,而「充電環境」是電動車普及的關鍵,根據2022年六月八日歐洲議會最新決定,歐盟將在2035年全面停止銷售汽油車與柴油車,這代表歐洲內燃機汽車的終結。

電動車產業加速前進

勤業眾信預估,全球電動車未來十年複合年成長率預估將達到29%,總銷量將從2020年的250萬輛,增加到2025年的1,120萬輛,2030年達到3,110萬輛,《彭博社》預估,到了2040年,每十輛賣出的新車中,就有六輛會是電動車。

充電環境是電動車普及關鍵

英國開第一槍,2022年起全新建物需裝設充電樁,2030年起停售燃油新車,預估每年有14.5萬處將新安裝電動車的充電裝置,英國政府表示:將針對電動車補助以及充電站為主的基礎設施,投資6.2億英鎊。在2030年之前,充電樁的數量有必要擴大到目前的十倍規模。

目前電動車充電可簡單分兩種:快充(DC直流電)跟慢充(AC交流電)。快充在三十分鐘以內,將車子電量從0%充到80%;慢充則是六至八小時將電充滿,為了實現直流快充,「碳化矽」將有助於電動車基建部署。

800V高壓電動車成主流 SiC基板需求大增

電動車使用者最重要的體驗,續航里程越長,充電時間越短,各大車廠陸續推出800V高壓車型,例如Porsche Taycan、Audi Q6 e-tron、Hyundai Ioniq 5等,這將使耐高溫、高壓的SiC功率元件全面替代Si IGBT,進而成為逆變器標配、充電樁、儲能系統與工業設施等…新應用場景。

電動車已成為SiC核心應用場景,其中,「SiC基板」的產能將成為關鍵制約點,一片六吋碳化矽基板可用於兩台電動車元件,用於功率元件的N型SiC基板仍以六吋為主,要提升至八吋,良率與製程都需要很長時間的磨合,若以鴻海將來年產五萬輛電動車,將消耗二十五萬片碳化矽基板。

全球碳化矽基板的生產商,美國的Wolfspeed居領導地位,在SiC基板、磊晶及晶圓製造領域,市占率均超過六成,日本有羅姆半導體,歐洲則有意法半導體與英飛凌。

碳化矽基板是由碳化矽晶錠切割、磨平、拋光而來。SiC基板不僅占功率元件成本比重高,而且是影響元件品質的最大關鍵,以SiC MOSFET元件來說,光是SiC晶圓本身,就已決定60%的SiC MOSFET元件成敗,所以「得碳化矽基板者得天下」所言不假。

生產碳化矽晶錠(晶圓)的台灣廠商:

碳化矽晶圓不是有錢買設備就可以製作,需要特殊技術來源,經由無數次試誤取得生產參數,才能做出品質好的基板,碳化矽需要七天時間才能長出二至五公分的晶錠,矽則是三天就能製作出二百公分的晶棒,長晶效率相差一百到二百倍,製作難度極高。

目前台灣生產碳化矽晶圓廠商布局最早的是太極能源轉投資的「盛新材料」,根據公司受訪時的說法,碳化矽(SiC)基板生產,已獲重大突破,估計年底可達成長晶良率達七成的目標。

目前已開發出四吋、六吋碳化矽(SiC)長晶,長晶爐機台則由廣運集團自製,掌握生產過程中的關鍵參數,目前有十台長晶爐,預計七月現增再購入四十九台長晶爐,這是多年來第一次的擴產動作,這次預計現增七千張,將引入電動車開發商當策略合作夥伴,意味著產品的品質、量產能力與將來的出海口都能得到保障。

另外一家廠商是矽力與中砂轉投資「穩晟材料」,公司表示:若能順利投產,客戶群將含括穩懋、矽力杰、光環、廈門瀚天天成、北京綠能芯創、豐田、東芝、三菱等大廠,預計2022、2023年都有擴充產線計畫。

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