【圖解】電動車低價戰開打，車用半導體拚輸贏，「碳化矽基板」成勝出關鍵

2018年，特斯拉（Tesla）在Model 3車款中，率先採用碳化矽（SiC）功率元件，開啟車用半導體新紀元。如今，碳化矽和氮化鎵（GaN），不僅成為車廠兵家必爭之地，更是在未來幾年內，降低電動車售價的關鍵。

碳化矽及氮化鎵被稱為第三類半導體，在高電壓和高功率的表現極好，散熱性佳。由這2項材料製成的功率元件，十分適合被應用在電動車、低軌衛星、太陽能和5G基地台等領域。

鴻海研究院半導體研究所所長郭浩中表示，每輛電動車需要的半導體數量約為1千至2千顆，5成以上皆是功率元件，其中又以用在逆變器的功率元件成本最高。逆變器是車輛動力來源，電動車必須通過逆變器，才能將電池儲存的高壓直流電，轉換成馬達需要的交流電，產生動能。

逆變器有多貴呢？郭浩中引述報告指出，內燃機汽車（ICE）內的半導體成本約為500美元，但純電動車（BEV）卻需要1,000美元，當中多出的500美元，有7成全都用於逆變器，碳化矽則是主要材料。

郭浩中解釋，使用400V矽製程的逆變器和800V的碳化矽逆變器相較起來，後者不僅能省下約50％的電能轉換耗損，還可降低6％電動車的整體系統成本，足見碳化矽的重要性。降低碳化矽成本，便是賽道玩家的重要任務。

基板是成本關鍵，集中式架構成趨勢

拆解碳化矽晶圓的成本結構，研調System Plus Consulting指出，光是在基板製作便占了44％。郭浩中解釋，這是由於碳化矽基板製作的難處在於，除了需要擁有高溫熱力學的知識，還要能精準控制，並非擁有設備就能製造，「像Wolfspeed就是控制很強。」

他形容， 基板生成類似玉或是鑽石，「長得時候不知道裡面好不好，切開才會知道。」 意謂供應商必須不斷優化技術，才能降低碳化矽晶圓的製造成本。

另外，隨著2025年歐美國家將禁售燃油車，車廠也積極轉型，導致碳化矽在2022年供不應求，加上基板製造不易，推升了碳化矽的價格，提高電動車的生產成本。MIC資深產業分析師鄭凱安指出，目前主流的碳化矽6吋晶圓，將隨著基板、磊晶的技術優化，於2023年來到甜蜜點，但當前市場仍處於產能不足的狀態。

雖然近期諸如Wolfspeed、II-VI等大廠已宣布轉進8吋量產，DIGITIMES研究中心分析師王尊民認為，「應該宣示意味比較大。」預估可能要到2024年後，8吋技術才逐漸成熟，效益回饋至成本上，達到更好的效益。

目前台廠在6吋產能擴張已有所布局，從上游生產基板和磊晶的環球晶、嘉晶，以及做代工的漢磊等企業，都已加大投資積極投入擴產，有助於推升6寸碳化矽產能，並承接更多IDM（垂直整合製造）廠的外溢訂單。

此外，在其餘矽製程晶片的成本控制上， 集中式的設計架構，也有助降低電動車晶片成本 。
在電動車發展初期，如自動輔助駕駛系統（ADAS）、電源控制和區域控制器等，皆擁有各自的控制單元（ECU），稱作分散式架構，晶片採用數量也較多。

集中式則是由一顆系統整合晶片（SoIC）來控制整車，各區域還是有自己的引擎控制單元（ECU）進行簡單任務，複雜的則傳回中央來執行 ，如同在個人筆電上能運行Office軟體，但若要進行遊戲連線時，電腦便會將數據至中央伺服器進行運算。

特斯拉是集中式架構的先驅，透過一顆採28奈米的系統整合晶片控制整輛車的感測器，取代分散各處的感測器晶片，自然也會減少晶片的採購數量。郭浩中說，「集中式架構設計有助於降低成本，還能減輕重量。」

責任編輯：蘇柔瑋