鸿海抢攻第三代半导体碳化硅(SiC)芯片制造后,再布局关键基板制造技术。基板与磊晶占碳化硅成本超过7成,更攸关电动汽车功率组件性能优劣,深具投资价值,鸿海直取技术关键,借此降低碳化硅组件制造成本。
积极布局电动汽车领域的鸿海集团,去年8月以新台币25.2亿元取得旺宏竹科6英寸芯片厂、强攻碳化硅组件芯片制造,以鸿扬半导体为主体,预计今年底完成产线构建,2023年上线生产。
鸿海深知碳化硅组件将是电动汽车功率模块性能提升的关键,尤其基板制造攸关碳化硅材料品质,日前参与盛新材料募集资金案,确保碳化硅供应链基板关键材料稳定供应。
鸿海董事长刘扬伟在5月底股东常会中宣示,1200V/800A功率模块将在2024年量产,1200V第三代半导体碳化硅组件将陆续用于集团车载充电器、充电桩与直流变压器等,这也加速鸿海集团布局碳化硅基板制造技术的决心。
不过产业人士指出,第三代半导体碳化硅制造难度不仅包括磊晶,关键更在于生产高品质的基板。亚系外资法人分析,碳化硅磊晶技术难度在于对温度和压力的控制技术要求高、长晶速度慢、晶型要求高,只有少数几种晶体结构的单晶碳化硅可作半导体材料。
广运集团关系企业盛新材料总经理谢铭勋指出,碳化硅长晶技术门槛高,包括时间长、长度短、纯度要求高,大约7天时间只能生长2厘米的碳化晶体硅棒。
此外,碳化硅加工技术难度也高。法人说明,碳化硅单晶加工过程主要分为切割、薄化、研磨、抛光等,目前全球碳化硅制造加工技术仍未成熟,各家大厂掌握自己的Know-how;而要实现碳化硅基板的高性能,开发高表面品质碳化硅芯片加工技术是关键。
掌握碳化硅基板制造,对于降低电动汽车碳化硅组件成本有明显帮助。资策会产业情报研究所(MIC)分析,基板和磊晶占碳化硅组件成本比重分别约50%和25%,两者合计占比达75%。
亚系外资法人分析,基板成本占碳化硅组件总成本比重高达47%,长晶成本占碳化硅总成本比重也有23%,基板和长晶合计成本比重达70%,基板是碳化硅组件制造流程最具投资价值的环节。
谢铭勋指出,碳化硅基板以导电型和半绝缘型两大规格为主,其中导电型碳化硅基板主要应用在电动汽车、轨道交通等领域,高品质的碳化硅基板属于寡占市场,占碳化硅组件成本比重近50%,是碳化硅组件的关键材料。
全球主要大厂积极布局碳化硅基板,资策会MIC分析,导电型碳化硅基板大厂包括Wolfspeed、罗姆(ROHM)与意法半导体(STM),半绝缘型碳化硅基板包括Wolfspeed、昭和电工(Showa Denko)、ROHM、Qorov、安森美(Onsemi)与恩智浦(NXP)等。
为降低成本,大厂也积极从6英寸转换8英寸基板,法人预期,这可让碳化硅组件成本降低约20%至35%幅度。且8英寸碳化硅基板较厚,可切割更多基板片,也有助降低碳化硅组件制造成本。
中国厂商脚步也相当快,亚系外资法人指出,包括天科合达、中国电科、中科钢研、露笑科技等、已开始量产导电型碳化硅基板;三安光电、东尼电子、东莞天城等,也将在2023年至2024年量产导电型碳化硅基板;晶盛机电、天岳先进等厂商,规划2026年量产6英寸导电型碳化硅基板。
相较之下,台湾碳化硅基板供应链还有很大的增长空间,目前包括环球晶、盛新材料、汉民科技(Hermes-Epitek)等加速布局相关产品。
(记者:钟荣峰;首图来源:鸿海研究院)