• IGBT驅動功率元件成長, 聚焦英飛凌相關供應鏈
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作者:馮欣仁     文章出處:先探雜誌   2058期      出刊區間:2019/09/27~2019/10/03

全球功率半導體龍頭英飛凌,在高壓MOSFET與IGBT遙遙領先對手,國內供應鏈如世界先進、昇陽半、健策、順德等,站在巨人的肩膀上。
功率半導體或功率元件是電子裝置的電能轉換與電路控制的核心,主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等,同時具有節能的功效。舉凡是消費性電子、通訊設備、車用電子、電動車、機器人等,功率半導體均扮演關鍵角色;功率半導體一旦遭毀損,會導致斷電,讓電子裝置無法使用,危及生命安全。其中,金屬氧化半導體場效電晶體(MOSFET)自一九八○年即進入電子商業應用,主要用在PC、NB等消費性電子的主機板與電路板上,屬中低壓市場,但在九○○V以上的高壓領域較無用武之地。直到一九八八年IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極電晶體)的發明,則滿足大功率化與高頻化的需求。

IGBT可說是近年來功率半導體元件當中,成長幅度最大的產品,主要是因電動車需求強勁所致。IGBT具有高頻率、高電壓、大電流,易於開關等優良性能,被業界譽為功率變流裝置的「CPU」;應用於直流電壓為六○○V及以上的變流系統,如軌道交通、智能電網、航太、電動汽車與新能源裝備等領域。在一輛電動汽車中,IGBT約占電機驅動系統成本的一半,而電機驅動系統占整車成本的十五∼二○%,也就是說IGBT占整車成本的七∼十%,是除電池之外成本第二高的元件,也決定了整車的能源效率。



英飛凌主宰IGBT三成市占



目前電動車使用到IGBT的裝置主要有五項,包含逆變器、直流 交流電變流器、車載充電器、電力監控系統以及其他附屬系統。其中,逆變器、直流 交流電變流器以及車載充電器對電動車性能表現影響最為關鍵。根據TrendForce旗下拓墣產業研究院報告指出,二○一八年全球IGBT市場規模約四七億美元,年成長率達十六%,預估到二○二一年將突破五二億美元。目前電動車IGBT元件的主要IDM供應商為Infineon、ON Semi、Fuji Electronic、STMicro、Denso、比亞迪等。其中,Infineon在整體IGBT市場市占率達三成居於首位,提供IGBT元件與IGBT模組;Denso與比亞迪雖為汽車零組件製造商,但對於電動車使用的IGBT元件也有自行設計製造的能力,是少數從汽車製造跨足半導體領域的廠商。

國內IGBT相關供應鏈上,主要以晶圓代工世界(5347)、晶圓薄化昇陽半導體(8028)、導線架順德(2351)、散熱健策(3653)與艾姆勒(2241)等廠商為主。其中,世界是國內最快量產IGBT之代工廠,不單產出已經多年,而且也是台廠中產出數量最多的公司。由於IDM廠技術持續推進,包括推出超接面MOSFET、碳化矽(SiC)及氮化鎵(GaN)等新一代功率半導體,對晶圓薄化技術要求更高,對於專注於晶圓薄化的昇陽半導體是一大利多。昇陽半所生產的晶圓厚度已從二五○微米演進至現在可量產的五○微米,且目前已朝向二○、三○微米邁進,預計隨著高階產品持續擴張下,加上瞄準高成長的電動車市場,未來營運展望備受期待。



順德擴充產能 稱霸功率導線架



因應5G、電動車、工業四.○、節能家電等趨勢,為了達到高功率密度與低功耗,促使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)等功率元件需求倍增;進而對於導線架的品質與效能要求更為嚴苛。在產業秩序調整之後,目前能夠供應高階功率導線架產品的業者屈指可數,主要集中在日本、韓國、台灣等地區,且已形成強者恆強的態勢。導線架製程大致可以分別以化學蝕刻(Etching)或機械沖壓(Stamping)方式,其中沖壓式是在銅合金或鐵鎳合金片上將積體電路腳架形狀壓印成型於積體電路上面,由於電源相關的大功率導線架強調導電強,產品需立體化及客製化,因此均採沖壓式製程。

全球功率導線架龍頭順德,長期以來專注於高功率導線架產品,主要客戶為Infineon、STMicro、Vishay、TI、Rohm等歐美日IDM大廠,並成功打進電動車大廠Tesla供應鏈。此外,順德也針對IGBT基板與壓接(Press Fit)端子有所著墨;再者,歐系車廠開始朝四八V電力系統發展,以提升油耗表現。由於順德在模具加工精度可達到一um,並有逆向剪切的技術,可有效降低製程變異,並減少一般沖壓製程造成之銅絲,增加產品的可靠度,成為公司搶攻四八V車用導線架優勢。

不過,今年營運受到美中貿易戰影響,上半年營收與獲利表現並不理想,雖然下半年營運進入旺季,但整體市場需求未明顯改善,因此,法人預估今年營收與獲利較去年衰退,EPS約三.五元。就長期而言,公司看好電動車、5G及工業四.○等新興應用對功率半導體需求強勁,順德決議投資二五億元,重建南投電子三廠並興建南投電子五廠,目前順德南投廠區共有二個工廠,包括電子一廠及電子二廠,均從事電鍍與表面處理及沖壓製程。另外,也計畫南投廠區興建電子五廠,擴充導線架電鍍製程及沖壓製程,預計三年內完成。在彰化廠區部分,已籌設彰化二廠,預定今年底以後導線架沖壓產能可再增加十五∼二○%,彰化總公司廠區現有沖壓廠也計畫在三年後改建,以擴大產能規模。在產能陸續擴充之下,順德未來三年營運可望逐步成長,穩居全球功率元件導線架龍頭地位。

受到獲利下滑影響,拖累順德今年以來股價表現,自年初最高價八二.九元回檔修正,目前在年線以下震盪整理。相較之下,日本二大競爭對手Mitsui-High Tec(6966.JP)與Enomoto(6928.JP)今年以來股價分別漲幅九八%與十二%,顯然順德具備落後補漲之空間。

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