- 電動車普及 碳化矽需求起飛 博格華納投資碳化矽的原因曝光
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世界各國力拚二○五○年達到碳中和目標，各廠在政府支持下全面發展電動車，發展電動車隨之而來的就是電動車相關零組件的需求強勁成長；與汽燃油車不同的是，電動車零件需要耐冷熱、抗旱等特殊功能，電動車引擎和動力系統需要比汽燃油車更大的抗壓力。各大電動車廠商和汽車零組件商為了做出差異性，將目光鎖定碳化矽(SiC)功率元件等的第三類半導體發展。近日全球汽車零件大廠博格華納(BorgWarner)宣布將在最新一輪的融資中投資五億美元，以獲取足夠的碳化矽材料。透過這樁交易，博格華納有權採購每年高達六．五億美元碳化系材料。
傳統矽基功率元件已逐漸難以滿足電動車對高功率、高頻性能元件的需求，而化合物半導體，尤其是碳化矽這類寬能矽半導體材料，具有耐高壓、高電流、還具備高能源轉化、高頻運作等特性，可以在電動車系統內產生低導電阻、高速開關和耐高溫高壓等工作，近年來備受關注。全球電動車領導廠商特斯拉，在Model 3的主逆變器(Inverter)模組採用碳化矽後，碳化矽材料果然發揮應有效果。研調機構Yole Develpoment指出，碳化矽材料除了用在主逆變器外，還有車載充電元件(OBC)和DC/DC轉換器都可以使用碳化矽材料。雖然部分車載零件還在進行驗證，只要技術能獲得改善，就能帶動碳化矽市場的快速成長。
碳化矽材料特性
TrendForce也認為，隨著越來越多車廠開始在電驅系統中導入碳化矽技術，市場規模將呈現每兩年翻轉一倍的成長態勢，預估今年碳化矽市場規模將會突破十億美元大關。隨著碳化矽材料技術取得突破，以及晶片結構及模組封裝工藝趨於成熟，碳化矽功率元件於電動車市場的機會越來越普遍，目前僅在高階車款應用，未來將逐步延伸到中階車款，等到產業發展趨於成熟，能降低生產成本後，未來也會使用在低階車款，進而加速電動車的發展。
受限於技術發展與成本考量，車用碳化矽功率元件主要由ＩＤＭ車用半導體大廠掌控，英飛凌、意法半導體、安森美(ON Semi)、Wolfspeed和日商Rohm等業者，這些ＩＤＭ車用半導體大廠直接和全球主要車廠和Tier 1零件廠商密切配合。上述ＩＤＭ車用半導體業者也知道要在碳化矽產業贏過競爭對手，穩定的供貨能力非常重要，所以把技術能力延伸到上游基本材料，企圖握完整的供應鏈。例如安森美在去年收購GT Advanced Technologies就是例證；而全球汽車零組件大廠的博格華納透過投資Wolfspeed股權方式來綁產能，也是企圖控制上游材料的誘因。
中國目前是全球電動車最大市場，占有全球七成的市占率，中國政府傾全力發展電動車是主因。然而，拜登總統全力圍堵高科技半導體技術進入中國，其中一個因素就是要限制中國導入高科技在電動車發展上。碳化矽這類第三類半導體的發展並不需要先進的半導體技術，第三類半導體目前普遍採用六吋晶圓技術，最先進製程也不過是八吋晶圓技術，這對中國半導體發展來說，成熟製程技術沒有遭歐美國家圍堵。中國政府傾全力發展第三類半導體技術，不但能滿足中國國內電動車需求，更期待透過發展第三類半體技術力求彎道超車歐美國家
中國發展第三類半導體
TrendForce也指出，中國的上汽、廣汽等汽車製造大廠早已著手布局碳化矽全產業鏈。中國最大電動車製造商的比亞迪除了生產電動車外，也在車用半導體零件的發展有新進展，甚至開始供應自家電動車所需要的車用半導體零件，比亞迪成為中國第一家車用半導體業者。不僅如此，比亞迪也發展電動車電池，電動車電池產能在七月首度超越南韓ＬＧ新能源，成為全球第二大電動車電池製造商，僅次於寧德時代。
中國的吉利汽車也和Rohm締結戰略合作夥伴關係，計畫運用Rohm的先進碳化矽功率解決方案，來開發高效電控系統系統和車載充電系統，延長電動車的續航里程，同時降低電池成本並縮短充電時間。
隨著碳化矽材料需求越大，南韓現代汽車、德國福斯汽車、ＢＭＷ等國際主要車廠紛紛啟動晶片自主研發計畫，或者尋求和國際主要ＩＤＭ廠技術合作，英飛凌、意法半導體、Rohm的技術團隊合作，共同研發碳化矽技術，將會給碳化矽市場注入新的活力。像英飛凌這類車用ＩＤＭ大廠也對外尋求碳化矽來源，英飛凌在去年就和日本晶圓製造商昭和電工簽訂為期兩年的供應契約，包括磊晶在內的各種碳化矽材料，藉此獲得更多碳化矽基材，滿足對碳化矽產品的需求成長。
英飛凌指出，碳化矽市場預估在未來五年內的年複合成長率可達三○∼四○％。與昭和電工合作可擴大英飛凌晶圓的供應，未來也計畫在開發材料上與昭和電工有更深層的合作，以提升品質並將低成本。
意法半導體在去年宣布製造出八吋碳化矽晶圓，並對晶圓的良率感到滿意。該公司正在擴建碳化矽基板廠的計畫，預計到二○二四年要把內部碳化矽基板比重超過四○％。雖然意法半導體已能利用八吋晶圓產出碳化矽，彈藥滿足嚴格的品質標準，升級到八吋碳化矽晶圓還需要整個生態圈的配合，意法半導體整與供應鏈上下游技術廠商合作研發專屬的製造設備和生產製程，以期能盡早達成量產計畫。
碳化矽的前景雖然很好，但技術層次不易突破以及生產成本過高的問題，是碳化矽業者當前亟需要克服的問題。全球碳化矽第三大廠的Wolfspeed就是因為生產端出現問題，造成旗下碳化矽廠良率出現問題，上季財報仍出現虧損，比市場預期的獲利有落差，造成股價下跌。
生產成本過高亟待克服
Wolfspeed上季營收季增六％、年增五四％、營收達二．四一美元，但毛利率三五．六％，比前一季還減少一．一％，每股淨損○．○四美元，不如前一季表現。預估本季的營收將落在二．一五∼二．三五億美元間，毛利率三三∼三五％，每股淨損在○．○八∼○．一六美元間，依然還無法獲利。執行長Gregg Lowe指出，預估良率問題還需要持續幾季，最快明年第一季生產狀況將會恢復正常，屆時營運可望重回成長軌道。
即使虧損未能改善，幸好對外融資過程順利，有能力持續燒錢，Wolfspeed在截至明年六月的本會計年度資本支出上調到十億美元，高於先前的八一％。旗下紐約州八吋新廠預計從明年上半年開始量產貢獻營收，有利於改善營運狀況。Wolfspeed近期宣布在北卡羅萊納州宣布建立全球最大碳化矽材料八吋廠，預計二○二四年將開始投產，屆時碳化矽產能將超過現有的十倍。如能按計畫達標，Wolfspeed將進一步奠定碳化矽龍頭地位。
