第三类半导体体用于电动汽车正如火如荼，全球电动汽车大厂特斯拉 (Tesla) 却突然宣布，次世代电动汽车传动系统碳化硅 (SiC) 用量大减75%，因借创新技术找到下一代电动汽车动力系统减少使用碳化硅的方法，也不会牺牲性能。这消息直接冲击全球第三类半导体厂商股价，牵动厂商布局。
车用半导体领导厂商英飞凌 (Infineon) 受访时表示，虽然不知道特斯拉减少碳化硅会改采什么技术，也不清楚特斯拉从什么时候开始，但市场发展来看，不论传统车厂或新电动汽车厂，都对碳化硅需求强劲。英飞凌持有先进技术也不断扩厂，看不出特斯拉计划对英飞凌第三类半导体布局有任何影响。
英飞凌大中华区汽车电子业务部资深经理何吉哲表示，碳化硅之所以被电动汽车大量采用，因相较硅基半导体更适合车用。首先，碳化硅具更低电阻，电流传导时减少耗损，不但使电动汽车电池电量更高效率使用，也不会造成高电阻产生热的问题，不用花费太多成本设计散热系统，降低成本与车辆重量同时，也能使电动汽车有更高行驶里程。
其次，碳化硅相较硅基半导体能承受更高温，高达200°C，超越传统硅基半导体因封装技术无法承受高温，也更适合高温汽车电子运行。第三，碳化硅可承受高电压达1200V，减少硅基半导体开关切换时的电流损耗，解决散热问题，还使电动汽车电池使用更有效率，车辆控制设计更简单。最后，碳化硅芯片面积具耐高温、高压、低电阻特性，可设计更小，多出来的空间让电动汽车乘坐空间更舒适，或电池做更大，达更高行驶里程。
根据研究单位的报告显示，基于第三类半导体各项特性优势，未来5年内在每两部车辆其中，将会有一部是搭载第三类半导体的电动汽车。这情况也将使得第三类半导体在电动汽车市场中，于2027年到2030年间用量超过硅基半导体。
现阶段，发展最积极的当属中国，其第三类半导体渗透率在2022年已达26.5%，之后才为欧洲的15.8%，排名第三的美国则为6.8%。而带领第三类半导体在电动汽车市场发展的重点，在于逆变器、车用充电器 (OBC)、以及车用直流降压模块 (DC-DC) 等三项产品上。而这些应用，绝大多数都会是以碳化硅为主，氮化镓 (GaN) 则会比较多应用在车用充电器 (OBC)、车用降压模块 (DC-DC)，但比例就较碳化硅要小得多。
何吉哲指出，从硅基半导体、氮化镓、碳化硅等在电动汽车市场上的使用来看，应用上的重点考量会是以能承受的电流与电压大小做进一步的取舍。其中，硅基半导体用在25V~6.5KV的电压范围产品上。至于，碳化硅在许多方面呈现与硅基半导体互补的状态，作业范围落在650V~3.3KV的范围间。而但于氮化镓则是以80V~650V的应用，以中等电压的范围为主，适合取代硅基半导体的部分使用。
就因为看到第三类半导体能在电动汽车市场的发展趋势中扮演关键角色，何吉哲强调，英飞凌也全面布局相关产品。就目前的观察，英飞凌在车用半导体方面一直位居全球前三名的位置。其中，2020年~2021年全球车用半导体市场的增长为7.1%，英飞凌的成同时期增长率就高达10.4%。而2015年~2021年全球车用半导体市场的年复合增长率为9.3%，而英飞凌就高达13.1%。而2022年，电动汽车使用半导体市场年营收超过10亿欧元，电动汽车无疑已成为英飞凌最重要市场之一。英飞凌除了有从传感器、单片机、驾驶控制、电源控制，再到各项功率半导体包括碳化硅、IGBT与MOSFET等广泛的产品线之外，也在经历芯片短缺之后加速扩产计划，应对市场需求。
从扩产动态来看，英飞凌的6英寸厂产能部分，目前借由在马里西亚的居林 (Kulim) 与奥地利的拉菲赫 (Villcah) 的产线进行扩产，预计到2027年产能将提高到当前的10倍以上，其8英寸厂的生产计划也正在测试的阶段。一旦测试通过，也将能提供比目前多出1.8倍的产能来供应市场。
除了产能之外，英飞凌能持续在第三类半导体领先的原因其中，技术扮演其中的关键。其设计采用的是沟槽式结构，不同于以往的平面结构，能将芯片设计更微小化，以及协助客户集成各项系统等优势。
此外，面对中国全力发展第三类半导体，通过购买大量机台来生产碳化硅芯片的做法，英飞凌也有其相对应的利器，也就是芯片的切割技术。何吉哲说明，因为碳化硅相较于硅基半导体芯片硬度要来的更硬，长晶速度更慢。所以必需要有更先进的技术来进行芯片切割以维持高良率，扩产方有其意义，他也强调，英飞凌累计长久以来的发展技术，会比其他厂商更具优势。
至于，特斯拉准备大量减少使用碳化硅一事，何吉哲回应，不知道特斯拉减用碳化硅之后会采用什么样的创新技术来取代，而且也不清楚特斯拉会从什么时候开始进行该项计划。但就目前的市场发展态势来看，不论是其他的传统车厂或创业公司电动汽车厂都依旧对碳化硅有的强劲需求，所以影响还需持续观察。不过，就英飞凌的角度来看，因为全面供应包括硅基、碳化硅、氮化镓等各种类产品，未来特斯拉若减少碳化硅的使用，势必要增加其他产品的用量，甚至因此能有更多的产能提供给其他车厂，对英飞凌的影响有限。
本文与产能再提升，第三类半导体前景无限研讨会合作
由TrendForce主办的“产能再提升，第三类半导体前景无限研讨会”将于3月24日（五）举行，这场研讨会将邀请TrendForce分析师曾冠玮，以及钰祥企业、工研院电工系统所、Innoscience、onsemi、GaN Systems等业界代表分享目前产能状况及相关应用。
(首图来源：英飞凌)