电动车带动功率半导体和模组需求,绝缘栅双极晶体管(IGBT)模组是关键之一,台湾厂商积极布局自主供应链,不过目前 IGBT 芯片与模组主要由欧洲和日本厂商主导,台厂在 IGBT 芯片制造仍有待急起直追。
电动车市场成长带动关键功率半导体元件和模组需求,攸关变频、变压、变流、功率放大、功率管理等功能,也攸关电动车快速充电效能,其中以 IGBT 和第三代半导体碳化硅(SiC)芯片和模组最为重要。
产业人士指出,IGBT 芯片制造以硅晶圆为基础,在电动车主要应用在电动控制系统、车载空调系统、充电桩逆变器等 3 个子系统,约占整车成本的 7% 至 10%。而 SiC 模组目前主要是电动车大厂特斯拉(Tesla)带动采用,导入主驱逆变器和车载充电器应用,不过其他电动车厂采用 SiC 模组时间,最快也要到 2023 年。
从市场规模来看,法人引述研调机构预估 2022 年全球 IGBT 市场可到 60 亿美元,中国 IGBT 市场预估 2023 年可到人民币 290.8 亿元;去年全球 SiC 市场规模不到 20 亿美元。
不过 IGBT 芯片元件主要由欧洲和日本大厂主导,其中欧洲英飞凌(Infineon)全球市占率超过 32%,日本富士电机(Fuji Electric)占比近 12%,欧洲安森美半导体(ON Semiconductor)近 8%,另外包括日本东芝(Toshiba)、三菱电机(Mitsubishi)、欧洲意法半导体(STM)等。
IGBT 模组也由英飞凌、三菱和富士电机等三大厂主导,其中英飞凌市占率超过 35%,三大厂市占率达 58%。中国厂商也正急起直追,包括斯达半导体、中车时代电气、威科电子、比亚迪等积极布局电动车用 IGBT 模组。
台湾厂商积极建立电动车用 IGBT 自主供应链,例如二极管厂朋程在电动车用 IGBT 模组已有初步成果,预期第 4 季送样客户专案,10 月提功能验证和信赖性验证,预估明年底首样机种小量出货,最快明年底开始贡献营收。
鸿海集团在出货制造高电压高电流 IGBT 模组,已有 7 年至 8 年经验,主要应用于马达控制,鸿海转投资夏普(Sharp)在 IGBT 模组也有制造能力。
导线架厂界霖已切入电动车和油电混合车用 IGBT 模组,客户包括日系和欧系车厂,应用在车用和充电桩领域;艾姆勒车电(2241)也积极开发电动车 IGBT 芯片散热模组;保护元件厂聚鼎(6224)子公司聚烨科技也布局电动车 IGBT 模组散热应用。
不过产业人士指出,电动车用 IGBT 芯片制造以 12 吋晶圆为主,英飞凌和 Cree 等大厂已量产,台厂IGBT 晶圆以 6 吋晶背产能为主,应用在电冰箱等商用领域,至于台厂在 IGBT 芯片发展进度,还需要1 年至 1.5 年的时间才可浮出台面。
比较 IGBT 模组和 SiC 模组功能效益,产业人士分析,SiC 模组可让电动车加速性能佳、充饱电后里程数较远、充电速度快且导电时间短,且散热效益可差 3 倍至 5 倍,但价格差距达 10 倍至 15 倍,因此 SiC 模组主要应用在高里程高阶的电动车款,预期短期未来 5 年电动车用功率模组仍是以 IGBT 模组为主。
(作者:锺荣峰;首图来源:鸿海)