SiC功率元件憑借電動車發(fā)展擴大應(yīng)用 成本問題為主要考量

受惠于電動車市場需求提升，為因應(yīng)高電壓、高頻率及低耗損的技術(shù)需求，SiC（碳化硅）功率元件被視為接替高電壓IGBT的產(chǎn)品，可分為：SiC-SBD（SiC-蕭特基二極管）、SiC-MOSFET、Hybrid-SiC module（IGBT+SBD）以及Full-SiC module。市場總值將逐年攀升，估計2025年成長至約30億美元。

SiC功率元件憑借電動車發(fā)展擴大應(yīng)用，成本問題為主要考量

SiC功率元件在效能上較IGBT優(yōu)良，但制造成本偏高，由于SiC在磊晶制作上有材料應(yīng)力上的不一致性，造成晶圓尺寸放大時，會有磊晶層接合面應(yīng)力拉伸極限的問題，導(dǎo)致晶格損壞影響良率，故晶圓尺寸主流仍維持4寸或6寸，無法取得大尺寸晶圓成本優(yōu)勢。

過去SiC功率元件應(yīng)用以太陽能及PFC（Power Factor Correct） Power Supply為主，近年由于電動車趨勢，SiC功率元件具有體積小、模塊重量降低、散熱效能好，以及性能更佳等優(yōu)點而備受矚目。雖然價格高，但從系統(tǒng)層面來看，電機轉(zhuǎn)換效率的提升與電荷密度的增加，對電動車廠商頗具吸引力，若成本控制得宜，適合成為電動車提升動力及續(xù)航力的重要元件。

目前SiC功率元件的電壓范圍以600～1200V為大宗，對應(yīng)電動車使用之電力系統(tǒng)，包括DC-DC Converter、Inverter、On-board Charger等；而在1700V以上的范圍，則對應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)應(yīng)用，例如快速充電樁、太陽能逆變器及高速鐵路變頻器等，預(yù)期在成本問題獲得改善后能加速拓展應(yīng)用層面。

歐美日IDM廠積極拓展SiC產(chǎn)品多元化，搶占供應(yīng)鏈?zhǔn)袌?/p>

分析歐美日IDM大廠SiC功率元件的發(fā)展概況，日本廠商在材料、制程技術(shù)及市場需求相互搭配下，SiC功率元件的發(fā)展時間較早，握有關(guān)鍵技術(shù)專利。ROHM與Fuji Electronics的產(chǎn)品線布局完整，且ROHM過去宣稱完成優(yōu)化SiC成本，增加OEM廠商采購意愿；Mitsubishi在中國的高鐵IGBT供應(yīng)鏈中占主要份額，有助于未來SiC功率元件的采用。Toyota和Denso在SiC功率元件的合作，搭配自有汽車產(chǎn)品線做開發(fā)與實測，也預(yù)期提高SiC功率元件的使用率。

歐美IDM廠商部份則歸功于過去在功率半導(dǎo)體的布局，對Infineon、STMicroelectronics等大廠在電動車領(lǐng)域的SiC功率元件市場需求具正面效益，持續(xù)發(fā)表車用SiC功率元件與相關(guān)訊息。過去著重400V領(lǐng)域的ON Semiconductor也發(fā)表車用SiC功率元件，期許在新的供應(yīng)鏈?zhǔn)袌鲋腥〉梅蓊~。

整體而言，由于制造成本與產(chǎn)能等因素，初期SiC功率元件在功率半導(dǎo)體的滲透率不高，預(yù)估2020年后開始有顯著成長，對IDM大廠而言，持續(xù)拓展產(chǎn)品線多元化應(yīng)用、降低制造成本并提升產(chǎn)能，將是拓展市場的重點。