- 功率半導體產業迎接曙光 斯達半導體飆漲 IGBT概念股起舞
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受疫情影響，拖累上半年全球工業控制與汽車產業表現，連帶扮演轉換與電力控制之關鍵元件—功率半導體產業也遭受波及。長期而言，電動車、５Ｇ、工業四．○與風力發電等發展趨勢依然向上，對於功率元件需求只增不減。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；其中，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)。
IGBT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。在一台電動汽車中，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。
搶攻IGBT晶片與散熱商機
今年二月初，以每股十二．七人民幣掛牌的斯達半導體(603290.SH)可說是中國IGBT模組龍頭，在掛牌之後股價一路狂飆，最高來到二七九．八人民幣，不到半年之內，大漲二一倍之多，顯然市場對於中國能夠自行發展IGBT產業高度期待。畢竟長期以來，IGBT大多被英飛凌、三菱電機、富士電機、On Semi、Semikron等國際大廠壟斷，如今斯達半導體足以能夠與國際大廠相抗衡。就連新能源車大廠比亞迪旗下半導體事業，也已自行開發出車規IGBT，未來更將分割出來獨立上市。
就IGBT模組的組成來看，除了IGBT晶片之外，還包括基板(Base Plate)、陶瓷板、壓接(Press Fit)端子、散熱片(Fin Pin)以及外殼等重要零件。除了陶瓷板，基板、壓接端子和散熱片都是金屬製程，而外殼屬於塑膠射出成形件。目前國內廠商中茂矽(2342)是少數領先量產IGBT晶片的業者，已開始出貨工業用六○○∼一二○○Ｖ的IGBT產品，以工業與家電市場為主，並與大股東之一的朋程(8255)攜手合作，將推出第五代最新IGBT，投入高電壓用工業領域，明年第一季試產，可望開創新的里程碑。
另外，IGBT對於散熱要求也相當嚴苛，日前保護元件大廠聚鼎(6224)透過子公司聚燁科技，斥資二六○○萬美元收購德商漢高集團美國子公司TCLAD事業部門，除能一舉躍升至全球金屬散熱基板(ＴＣＢ)市占第一、也能藉此強化電動車IGBT的散熱布局。此外，像是健策(3653)與艾姆勒(2241)也均已投入IGBT散熱領域；其中，健策已取得二家歐洲、一家日本廠及台廠認證，並在桃園大園廠擴充產能，在基本面強力支撐下，獲得法人買盤青睞，激勵股價自三月以來一路上攻，最高來到三四七元。
漢磊、嘉晶聯手衝SiC
半導體材料都是由矽(Si)作為基材，不過，矽基半導體受限於矽的物理性質，且面對電路微型化的趨勢，不論是在製程或功能的匹配性上已屆臨極限，愈來愈難符合晶片尺寸縮減、電路功能複雜、散熱效率高等多元的性能要求；加上未來更多高頻率、高功率等相關電子應用，以及需要更省電、更低運行成本、並能整合更多功能性的半導體元件。因此，近年來所謂的寬能隙半導體材料(WBG)─氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)等新一代半導體材料應運而生。GaN、SiC因導通電阻遠小於矽基材料，導通損失、切換損失降低，可帶來更高的能源轉換效率。挾著高頻、高壓等優勢，加上導電性、散熱性佳，元件體積也較小，適合功率半導體應用。
現行電動車大多還是以矽基材的IGBT為逆變器的晶片模組，是功率半導體在電動車領域的技術主流。SiC MOSFET 雖具較好的性能與散熱表現，但礙於成本過高及碳化矽晶圓製造技術複雜，良率沒有矽晶圓好，因此目前碳化矽在電動車使用的滲透率仍不高。相較市面其他電動車廠商使用矽基底晶片(IGBT、MOSFET等)製作PEM(Power Electronics Module，用以當作AC/DC間的電流轉換)，電動車領導廠商特斯拉旗下Model 3車款即是使用SiC MOSFET來做PEM。由於SiC體積小、重量輕且耐熱，更因而間接使電池耗電量減少，也是提升續航里程的關鍵因素，雖然SiC的報價遠比IGBT模組高數倍，但就整台電動車的價格來看，SiC所占成本比重有限，創造效益卻高。
目前全球SiC晶圓六成來自於Cree，其他廠商還包括Rohn旗下SiCrystal、II-IV、Norstel等，目前國內環球晶(6488)與GTAT簽訂SiC晶球長約，確保取得長期穩定、且符合市場需求的碳化矽晶球供應，目前四吋產品已小量生產，六吋還在認證中。此外，漢磊(3707)旗下的漢磊科及嘉晶(3016)在SiC製程皆已經完成布局，其中漢磊科的四吋廠、六吋廠已經具備SiC製程的MOSFET及蕭特基二極體(SBD)量產能力，至於嘉晶則已經開始量產四吋及六吋SiC磊晶矽晶圓。其中，漢磊下半年持續受惠於國際ＩＤＭ廠擴大釋出電源管理ＩＣ及功率元件六吋晶圓代工訂單，第三季產能利用率已達滿載投片，且訂單能見度看到第四季；下半年營運可望優於上半年，全年力拚轉虧為盈。
