歐盟執委會宣布將提案在 2035 年後禁售燃油車,美國總統拜登也宣布 2030 年後美國一半以上的新車將是電動車,美歐兩大汽車強權聯手推動電動車的發展,更加確立電動車的未來主流趨勢;根據統計今年前 7 月全球電動車銷售量已突破 200 萬輛,超過 2020 年的銷售總量,今年將超過 400 萬輛,預估到 2030 年全球電動車產量將達到 2500 萬輛,是一個十倍速的成長趨勢。
根據車用半導體大廠英飛凌的分析,每一台燃油車大概要用到 18 個功率半導體元件,電動車則是需要用到 250 個功率半導體元件,數量將近 13 倍,而每一台燃油車的功率半導體成本為 71 美元,電動車則是 450 美元,金額超過五倍。富邦證券表示,隨著電動車的快速成長需求,功率半導體市場需求將會呈現倍速的成長,其中的商機也就令人期待。
半導體元件可以分為兩大類,大家最為熟知的是微電子元件,強調體積小、高效低耗,運用在各種資訊計算、處理及傳輸的工具,而另一類就是電力電子元件,又稱為功率半導體元件,特點為大功率、快速化,是電子裝置的電能轉換與電路控制的核心。
廣泛應用於電力系統、再生能源、馬達驅動、電池儲能,等各種電力應用裝置。富邦證券表示,受惠於電動車快速發展、汽車電子化比重提升,以及再生能源及手機快充等新應用興起,功率半導體在提高能源轉換效率上占有重要地位,產業需求將大幅提升。
功率半導體主要分為分離式功率元件、電源 IC,其中產值以電源管理 IC 最大,但因車用及工業用領域需求增加,未來主要成長力道以 MOSFET、IGBT 這些功率元件需求成長最快,那什麼又是 MOSFET 和 IGBT 呢?進一步分析,功率半導體元件可分為二極體、電晶體和閘流體三大類。
二極體(Diode)是一種電子元件,具有單向導電功能,可以稱為電流的「閥門」,是最基本但也是最重要的電子元件之一。
電晶體(Transistor)的結構比二極體多出一個接合面,又稱為三極體,其功能為「放大」與「開關」,電晶體又可以再分為雙極性電晶體(BJT)和金屬氧化場效應電晶體(MOSFET),其中 MOSFET 主要用於電子裝置的中低功率及高頻的電力轉換,而將 BJT 與 MOSFET 結合就成為混合式電晶體 IGBT,正式名稱是絕緣閘雙極電晶體,IG 主要應用在高功率、低頻的電力轉換,MOSFET 與 IGBT 是電動車主要應用的功率半導體元件。
閘流體(Thyristor)則是一種開關裝置,用來控制電流流通。
2020 年全球功率元件市場規模約 170 億美元,預計 2026 年將成長至 246 億美元,2020~2026 CAGR 7.7%,主要成長動能來自於電動車、新能源發電、儲能、快充等應用商機。
根據市調機構預測,2020~2026 年車用功率半導體元件市場規模將由 15 億美元快速成長到 55 億美元,年複合成長率將近 26%,遠高於整體功率半導體元件市場的增長力道,可以看出車用需求是驅動功率半導體元件市場成長的最主要力量。
功率元件在電動車驅動上扮演舉足輕重的腳色,其應用在電動車內包含控制馬達的逆變器(Inverter)、升/降壓轉換器(DC/DC Converter)及車載充電器(On Board Charger) 、電池管理系統及馬達控制器。
富邦證券表示,從電動車的成本結構來看,所謂的三電就是電池、電機、電控,已占電動車成本三分之二以上,不管是電池的充電、馬達的控制、電壓的轉換都需要好的功率元件,才能有效減少功率的耗損,提升電動車的續航力,也因為電動車的高電壓、大電流,讓原本的車用功率元件規格提升、需求量增加,因此造就車用功率元件的快速成長動能。
台灣的半導體產業供應鏈原本就相當完整,過往受制於汽車產業的封閉性供應鏈,在功率半導體部分相對並沒有表現的空間。富邦證券表示,隨著特斯拉衝擊傳統的汽車製造供應鏈,引進大量的電子零組件供應商,加上這波車用晶片大缺貨,也使得台灣的相關廠商得到在車用電子突破的商機,從電源管理 IC、功率元件到功率模組,各領域都有相關的上市櫃公司值得中長期投資人留意。
(首圖來源:shutterstock)