追著「0.1％的效率升級」！全球功率半導體龍頭英飛凌，兩大步衝刺全球市占

國際調研機構顧能（Gartner）統計，2020年全球「車用半導體」總產值約374億美元（約新台幣1.05兆元），由英飛凌（Infineon）、恩智浦（NXP）、瑞薩電子（Renesas）、德州儀器（TI）及意法半導體（ST）在內的5大垂直整合製造商（IDM），拿下43％。其中，英飛凌以11.6％的市占率，成為車用半導體界龍頭。

同樣是在2020年，研究機構Omdia調查報告指出，英飛凌在MOSFET（金屬氧化半導體場效電晶體）功率元件領先群雄，憑藉在矽（Si）、碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）的完整產品組合，全球市占率達24.4％，足足領先第2名安森美（占比12.4％）1倍。

成立於1999年的英飛凌，前身是西門子的半導體部門（Siemens Semiconductor），長期致力於功率元件相關業務，至今仍為主要營收來源，占比逾5成。隨著消費性電子、電動車、鐵軌運輸及資料中心等功率元件市場逐年演進，英飛凌也持續研發新技術和新材料，包括碳化矽和氮化鎵在內的第3類半導體就是重點之一。

功率半導體是與電源、電力控制應用有關的半導體元件，特點為大功率、速度快，是電子裝置的電能轉換與電路控制的核心，在提高能源轉換效率上，扮演重要角色。

根據英飛凌分析，一台傳統燃油車半導體元件價值約490美元，電動車和油電混合車的元件則大幅提升至950美元，其增幅絕大部分來自功率半導體，前景看好。

小辭典

【MOSFET】金屬氧化物半導體場效電晶體，為功率半導體元件，利用閘極電壓控制輸出電流的大小，以供應終端電子設備，常用於手機、筆電、行動電源等。

第3類半導體，助功率元件效率升級

英飛凌大中華區電源及感測系統事業處資深行銷經理陳清源表示，功率半導體發展多年，傳統以矽為基礎的晶片設計架構大致底定，難以有更大幅度的變動，「工程人員多半只能追求0.5％、0.3％，甚至是0.1％的轉換效率提升。」直到採用氮化鎵、碳化矽等第3類半導體材料科學的輔助，才出現明顯突破。

以手機充電頭為例，使用傳統矽為基礎的材料，轉換效率可能只達到92％，剩餘8％會變成熱消耗掉。採用氮化鎵技術後，轉換效率可提升至93～94％，不但充電頭的體積可以縮小，重量也比原本輕3倍；或是在相同尺寸下，系統成本能減少20％，支援的發電容量也會比較高。

當前，第3類半導體由於技術難度高，加上關鍵的碳化矽基板掌握在少數廠商手中，短期內的投資非但難以收效，甚至可能虧損。陳清源坦言，第3類半導體對英飛凌整體營收影響不大，還處於累積能量、策略性投資階段，不過仍看好在功率應用的潛力。

根據法國市場研究機構Yole Développement預測，2020～2026年採用碳化矽作為功率半導體材料的市場，將從不到10億美元的規模，成長到45億美元，年均複合成長率（CAGR）達36％，另預測同段時間的氮化鎵功率半導體市場的年均複合成長率將達68％，來到11億美元。

技術升級、確保供貨，下一步衝刺全球市占

為了搶先布局第3類半導體功率元件市場，英飛凌2018年收購新創公司Siltectra，取得冷切割（Cold Spilt）晶體材料加工製程技術，可說是關鍵的一步，可使晶錠（或稱晶棒，Ingot）切割為基板的數量提升且更穩定，進而讓晶圓產能翻倍成長。與此同時，英飛凌還與3大主要碳化矽晶圓供應商，包括Wolfspeed、GTAT與昭和電工等簽署長期合約（LTA），確保材料供貨無虞。

在上游供貨獲得解套後，英飛凌在2021年的資本市場日（Capital Market Day）公開擴充產能計畫：以位於奧地利的菲拉赫（Villach）和馬來西亞的居林（Kulim）兩廠作為第3類半導體技術的全球能力中心。

其中，菲拉赫廠會沿用既有矽製程設備，將6吋和8吋的產線轉移到氮化鎵和碳化矽，是重要生產基地；居林廠則改為8吋矽製程的產線，並作為研發第3類半導體磊晶的第一步。

目前第3類半導體仍以6吋製造生產為主流，2022年可望有業者開出8吋產能。雖然英飛凌並未透露何時量產8吋，但業界預測，此次歐洲廠產線轉移，是為了擴充產能預作準備，創造規模經濟並降低成本。

汽車與工業能源相關市場向來是英飛凌主要營收來源，功率半導體就占了一半以上，積極擴充第3類半導體產能，無疑是鎖定電動車與工業應用市場，如太陽能、電動車、快充等。展望未來，英飛凌計畫衝刺碳化矽產品線，期能在2020年代中期，營收貢獻達10億美元，並取得全球30％的市占，持續鞏固功率半導體霸主地位。

英飛凌（Infineon）

成立：1999年
執行長：萊因哈德．普洛斯（Reinhard Ploss）
近期財報：2021年前3季累計合併營收營收84.29億歐元（約新台幣2,635億元），年增26.7％。
關鍵技術：具有完整功率半導體產品組合，能提供以矽、氮化鎵、碳化矽材料的功率產品。
目標：目前碳化矽主要營收來源為汽車、工業相關應用，預計在2020年代中期，相關產品營收達10億美元，並取得30％市占率。

責任編輯：吳佩臻、張庭銉

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