中國政府對化合物礦源出口限令,若就第三類半導體氮化鎵(GaN)衝擊來看,或許中、長期未來車戰局會有較大潛移默化的衝擊?

因為功率元件包括矽基(Si)絕緣柵雙極電晶體(IGBT)、碳化矽(SiC)、GaN正在充電樁等工業、車內等中、高壓領域積極爭搶地盤。如今,GaN發展因中國限令被束縛,這讓當下的IGBT感到大快人心?另外,因SiC更符合高壓、大電流、高溫等環境,不久的將來,更有機會獨霸未來車武林?

業者表示,若就未來車的應用領域來看,不論是車外的充電樁、車內的直流對直流(DC/DC)、車載充電器(OBC),甚至是馬達主驅動逆變器(Inverter)領域,目前GaN的導入進度,都比IGBT及SiC來得晚。

若高度考量到成本競爭力,充電樁、車內功率元件多數會採用成熟的IGBT,即使全球仍是由幾家整合元件廠(IDM)廠來主導,包括龍頭英飛凌(Infineon)、安森美(Onsemi)、意法半導體(ST)、日系三菱電機(Mitsubishi Electric)等。

而SiC雖然成本高,但是它耐高電壓、大電流及高溫的特性,在電動車(EV)領域受到肯定,主要是Tesla率先導入,驗證了SiC上車的可行性。

當下,SiC的特性讓電動車在輕量化及增加續航力上,產生明顯效益,被部分車廠認定,足以彌補SiC的高成本問題。尤其,得到諸多中系車廠的青睞,而其他地區的車廠也積極規劃導入。

而GaN在汽車的機遇,沒有SiC好,未遇到Tesla般的伯樂。但,近期市場也看好它較IGBT來得耐高溫、高壓,且更符合高頻特性。其在充電樁、車內的車載充電器潛力被看好,有部分車廠陸續規劃在未來幾年內導入。

不過,當下包括GaN、SiC在量產上,都有良率難突破之處,這是成本難降的主因,更顯得當下,誰可完全替代誰的結論下得太早。

當然,若用極端的礦源出口限制來看,可能衝擊各供應鏈GaN的發展,進而影響它在汽車領域的應用,但,只要上游材料非中國獨大掌控,時間一拉長、各類因應策略就會出現。例如先前俄烏戰爭,有部分半導體材料突然受限,一度造成供應鏈恐慌,但因應解方又出乎市場意料的快速出現。

業者認為,IGBT、GaN、SiC會依各自特性,針對不同的車廠、旗下各車款定位及需求,各有發揮空間,預估該發展方向仍會維持,主要判斷是多數車廠或應用端業者,不傾向極端過度依賴某材料或單一元件,因其容易陷入被掐喉的危機。另外,其實出口限制,不是禁止出口,有時只要拉高採購成本就可解決。

不過,已由GaN主導的3C產品快充頭,不會因為中國限令使市場走回頭路、重回IGBT的懷抱,因為它已是既定發展趨勢,而且歐、美、日等供應鏈擁有自主生產力。