第三類半導體體用於電動車正如火如荼，全球電動車大廠特斯拉 (Tesla) 卻突然宣布，次世代電動車傳動系統碳化矽 (SiC) 用量大減 75%，因藉創新技術找到下一代電動車動力系統減少使用碳化矽的方法，也不會犧牲效能。這消息直接衝擊全球第三類半導體廠商股價，牽動廠商布局。

車用半導體領導廠商英飛凌 (Infineon) 受訪時表示，雖然不知道特斯拉減少碳化矽會改採什麼技術，也不清楚特斯拉從什麼時候開始，但市場發展來看，不論傳統車廠或新電動車廠，都對碳化矽需求強勁。英飛凌持有先進技術也不斷擴廠，看不出特斯拉計畫對英飛凌第三類半導體布局有任何影響。

英飛凌大中華區汽車電子事業部資深經理何吉哲表示，碳化矽之所以被電動車大量採用，因相較矽基半導體更適合車用。首先，碳化矽具更低電阻，電流傳導時減少耗損，不但使電動車電池電量更高效率使用，也不會造成高電阻產生熱的問題，不用花費太多成本設計散熱系統，降低成本與車輛重量同時，也能使電動車有更高行駛里程。

其次，碳化矽相較矽基半導體能承受更高溫，高達 200°C，超越傳統矽基半導體因封裝技術無法承受高溫，也更適合高溫汽車電子運作。第三，碳化矽可承受高電壓達 1200V，減少矽基半導體開關切換時的電流損耗，解決散熱問題，還使電動車電池使用更有效率，車輛控制設計更簡單。最後，碳化矽晶片面積具耐高溫、高壓、低電阻特性，可設計更小，多出來的空間讓電動車乘坐空間更舒適，或電池做更大，達更高行駛里程。

根據研究單位的報告顯示，基於第三類半導體各項特性優勢，未來 5 年內在每兩部車輛當中，將會有一部是搭載第三類半導體的電動車。這情況也將使得第三類半導體在電動車市場中，於 2027 年到 2030 年間用量超過矽基半導體。

現階段，發展最積極的當屬中國，其第三類半導體滲透率在2022年已達 26.5%，之後才為歐洲的 15.8%，排名第三的美國則為 6.8%。而帶領第三類半導體在電動車市場發展的重點，在於逆變器、車用充電器 (OBC)、以及車用直流降壓模組 (DC-DC) 等三項產品上。而這些應用，絕大多數都會是以碳化矽為主，氮化鎵 (GaN) 則會比較多應用在車用充電器 (OBC)、車用降壓模組 (DC-DC)，但比例就較碳化矽要小得多。

何吉哲指出，從矽基半導體、氮化鎵、碳化矽等在電動車市場上的使用來看，應用上的重點考量會是以能承受的電流與電壓大小做進一步的取捨。其中，矽基半導體用在 25V~6.5KV的電壓範圍產品上。至於，碳化矽在許多方面呈現與矽基半導體互補的狀態，作業範圍落在 650V~3.3KV 的範圍間。而但於氮化鎵則是以 80V~650V 的應用，以中等電壓的範圍為主，適合取代矽基半導體的部分使用。

就因為看到第三類半導體能在電動車市場的發展趨勢中扮演關鍵角色，何吉哲強調，英飛凌也全面布局相關產品。就目前的觀察，英飛凌在車用半導體方面一直位居全球前三名的位置。其中，2020 年~2021 年全球車用半導體市場的成長為7.1%，英飛凌的成同時期成長率就高達 10.4%。而 2015 年~2021 年全球車用半導體市場的年複合成長率為 9.3%，而英飛凌就高達 13.1%。而 2022 年，電動車使用半導體市場年營收超過 10 億歐元，電動車無疑已成為英飛凌最重要市場之一。英飛凌除了有從傳感器、微控制器、駕駛控制、電源控制，再到各項功率半導體包括碳化矽、IGBT 與 MOSFET 等廣泛的產品線之外，也在經歷晶片短缺之後加速擴產計畫，因應市場需求。

從擴產動態來看，英飛凌的 6 吋廠產能部分，目前藉由在馬里西亞的居林 (Kulim) 與奧地利的拉菲赫 (Villcah) 的產線進行擴產，預計到 2027 年產能將提高到當前的 10 倍以上，其 8 吋廠的生產計畫也正在測試的階段。一旦測試通過，也將能提供比目前多出 1.8 倍的產能來供應市場。

除了產能之外，英飛凌能持續在第三類半導體領先的原因當中，技術扮演其中的關鍵。其設計採用的是溝槽式結構，不同於以往的平面結構，能將晶片設計更微小化，以及協助客戶整合各項系統等優勢。

此外，面對中國全力發展第三類半導體，透過購買大量機台來生產碳化矽晶圓的作法，英飛凌也有其相對應的利器，也就是晶圓的切割技術。何吉哲說明，因為碳化矽相較於矽基半導體晶圓硬度要來的更硬，長晶速度更慢。所以必須要有更先進的技術來進行晶圓切割以維持高良率，擴產方有其意義，他也強調，英飛凌累積長久以來的發展技術，會比其他廠商更具優勢。

至於，特斯拉準備大量減少使用碳化矽一事，何吉哲回應，不知道特斯拉減用碳化矽之後會採用什麼樣的創新技術來取代，而且也不清楚特斯拉會從什麼時候開始進行該項計畫。但就目前的市場發展態勢來看，不論是其他的傳統車廠或新創電動車廠都依舊對碳化矽有的強勁需求，所以影響還需持續觀察。不過，就英飛凌的角度來看，因為全面供應包括矽基、碳化矽、氮化鎵等各種類產品，未來特斯拉若減少碳化矽的使用，勢必要增加其他產品的用量，甚至因此能有更多的產能提供給其他車廠，對英飛凌的影響有限。

（本文由 科技新報 授權轉載；首圖來源：英飛凌）