- 第三類半導體新篇章 不畏景氣寒冬 IDM大廠投資擴產以數倍計
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全球電動車廠先後跟進導入採用，引爆碳化矽基板數倍成長需求，
近一年來，全球化合物半導體及功率元件IDM大廠擴產不手軟，
第三類半導體廠營運高速起飛拐點已到！
各行業企業獲利衰退警鐘陸續響起之際，在過去一段時間，全球廠家在第三類半導體廠的產能擴張及投資金額卻以數倍計，絲毫不受總體產業景氣的逆風影響，隨著碳化矽(SiC)這項戰略性材料的產能加速開出，全球電動車功率元件的出貨量有望在未來幾年快速衝高，第三類半導體廠營運高速起飛的拐點已到。
車廠加速採用碳化矽功率元件
各國大力發展電動車，而能延長電動車續航里程及縮短電池充電時間的兩大關鍵核心，一是電池，二是低損耗、耐高溫及耐高壓的SiC功率元件，兩者皆被各國視為核心的戰略性材料及資源進行綁樁，然不同於電池的全球寡占態勢已定，全球大廠針對第三類半導體的競逐才正激烈，電動車導入的龐大商機才正要快速浮現。
自從特斯拉(Tesla)於二○一七年在其Model 3中使用SiC MOSFET，成為第一家使用SiC功率元件的汽車製造商之後，從此開啟了SiC功率元件市場的蓬勃發展大門，包括現代(Hyundai)、比亞迪(BYD)、通用等汽車製造商在第一時間迅速跟進，歐洲汽車製造商雖然跟進速度較慢，但奧迪(Audi)、福斯(Volkswagen)也在這兩年加入採用，經過去幾年的發展，在包括ＯＢＣ(車載充電器)和DC-DC轉換器元件等領域，SiC元件的應用已經相當成熟。
尤有甚者，包括Porsche Taycan、Audi Q6 e-tron、Hyundai Ioniq 5等高階電動車種，都已推出八○○Ｖ高壓電動車型，研調機構TrendForce指出，八○○Ｖ電氣架構的革新，未來將促使耐高壓的SiC功率元件全面取代Si IGBT，進而成為主驅逆變器標配，隨著電動車滲透率不斷升高，以及整車架構朝八○○Ｖ高壓方向邁進，勢必引爆對SiC基板的強勁需求，該機構預估，至二○二五年，全球電動車市場對六吋SiC晶圓的需求將高達一六九萬片。
電動車的剛性需求確定強勁，據英飛凌統計，過往每台傳統燃油車的功率半導體用量僅十八顆，但每台電動車或油電混合車(ＨＥＶ)的功率半導體用量則將逾十倍增至二五○顆；以金額計，每台電動車或油電混合車的功率半導體金額並將從燃油車的七一美元大增至四五○美元，進入電動車時代，高壓耐高溫的功率半導體元件需求將大爆發。
但SiC材料的供給卻遠遠跟不上，一來是全球擁有碳化矽長晶量產技術的廠家本就不多，二是碳化矽晶棒的長晶時間長，七天才能長出二到五公分的晶球，加上碳化矽材質硬且脆，切割、研磨難度都高，製程複雜及技術門檻高，都是碳化矽基板售價高、供不應求的原因。
即便如此，一線車廠考量逆變器設計中採用大功率密度的碳化矽元件，節省了空間和重量，進而降低了系統級成本，推進仍是勢在必行，這樣的背景因素下，過去全球大廠針對碳化矽材料的綁樁大戰全面引爆。
ＩＤＭ大廠引爆綁料大戰
近一年來，全球ＩＤＭ大廠擴產、策略結盟動作大，從化合物半導體廠到功率半導體大廠都是。眾所周知，全球擁有SiC基板量產技術的廠家五根手指頭數得出來，技術遙遙領先的Wolfspeed(WOLF.US)，囊括全球逾六成的市占，遙遙領先日商羅姆(Rohm)的二○％市占及已與全球第一大雷射供應商Coherent合併的II-VI(貳陸)公司的十五％市占。
Wolfspeed最早洞燭先機，早在二○一九年就斥資十億美元啟動美國紐約州的擴產，並最早轉進八吋量產，手中囊括的訂單滿滿，除了與意法半導體合作外，與通用、電動車廠Lucid都有供貨合約，企圖搶下全球逾三五○億美元SiC商機的最大份額，領先的市場地位及無虞的營運前景，讓Wolfspeed今年來不受全球股災影響，仍逆勢收紅，一年來的股價仍大漲三八％，並帶動第三類半導體族群股價跟著發紅發紫。
氮化鎵商品化指日可待
日商羅姆及在二○二○年從杜邦手中收購SiC晶圓業務的韓國SK Siltron，今年八月都宣布分別將擴產六倍及三倍的產能計畫，羅姆目標更劍指龍頭Wolfspeed，企圖在二○二五年將全球市占率提高至三成；此外，羅姆亦將市場戰線拉長至海外，日前宣布投資台達電(2308)子公司錠基半導體，將共同投資研發六○○Ｖ的氮化鎵功率元件，形成新的產業聯盟，亦是台廠藉國際ＩＤＭ大廠之力壯大第三類半導體布局的重要一役。
Wolfspeed、羅姆二大化合物ＩＤＭ大廠「得碳化矽得天下」，已在碳化矽市場取得一定的話語權，這可讓拿不到碳化矽基板的國際功率半導體ＩＤＭ大廠急得跳腳，為了鞏固碳化矽基板料源，安森美(Onsemi)在去年一口氣以四．一五億美元現金收購GTAT後，直接在美國蓋SiC晶圓廠，自給自足碳化矽基板；英飛凌雖一度也與GTAT合作，但在GTAT出售給安森美之後，英飛凌轉向與II-VI(現為Coherent)簽訂供貨合約，II-VI同時拉長戰線至二○二七年，規劃六吋碳化矽基板產能將達一○○萬片。
國際ＩＤＭ廠針對碳化矽的競合已壁壘分明，碳化矽功率元件的規模經濟也將隨之到來，台廠雖然在碳化矽基板原料的取得處於劣勢，但在功率半導體元件的代工有一定的製程實力，亦可隨著市場的起飛而取得一定的商機，國內三大晶圓代工廠、漢民集團旗下的漢磊(3707)、嘉晶(3016)，乃至於功率元件廠的台半(5425)等，都已有明確的營運成長動能，可詳見後續子篇報導。
相較於碳化矽，另一備受矚目的氮化鎵(GaN)，由於在磊晶及製程量產技術相較於碳化矽更難，在邁向商品量產化的進程中，得耗費更長的時間，鴨子滑水多年，目前也僅在消費性快充市場實現小量滲透率，不過，研調機構Yole Developpement指出，GaN可以在更高頻率下以更高效率運行，性能優於矽MOSFET元件，預計未來GaN將滲透到四八Ｖ至十二Ｖ的DC/DC轉換器，並在車載充電器與碳化矽及矽元件形成競爭，惟這項技術仍需要幾年的時間才足以成熟到進入大眾市場，一般認為，二○二五年可能才是氮化鎵元件得以在電動車及資料中心取得一些市占的時間點，目前國外領導廠家有納微(Navitas; NVTS.US)、Power Integration(POWI)、Transphorm(TGAN.US)技術發展進度較快，能否成為繼碳化矽之後而大鳴大放，也值得長期留意。
