《電子技術(shù)應(yīng)用》
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節(jié)能減碳 車用模擬IC和分離式功率器件日益重要

2017-06-12
關(guān)鍵詞: 半導(dǎo)體 電池 逆變器 IC

根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究院調(diào)查顯示,在各國政府致力于節(jié)能減碳政策的推動之下,促使汽車工業(yè)與ICT科技進一步結(jié)合,預(yù)計將帶動與車輛能源管理相關(guān)的模擬IC與分離式功率器件(Power Transistor)在單一車輛的搭載金額,由2016年的188美元上升到2017年的209美元,車輛產(chǎn)業(yè)占Power Transistor需求比重達23%,僅次于工業(yè)用需求。

拓墣產(chǎn)業(yè)研究院研究經(jīng)理林建宏指出,從法律層面來看,各國政府對于廢氣或是二氧化碳等排放有其嚴格要求,回推到車輛本身,如何進一步降低不必要的能源消耗,以符合政策法規(guī)的要求,成為車輛設(shè)計的首要課題。

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隨著車用半導(dǎo)體在汽車產(chǎn)業(yè)的重要性與日俱增,特別是電動車領(lǐng)域(PHEV+BEV)更是增加不少充電、AC/DC、DC/DC等電力系統(tǒng),來供電給不同的子系統(tǒng)所使用,在此過程中,轉(zhuǎn)換效率的表現(xiàn)與能源安全管理,就成為車輛能否通過政策法規(guī)的核心關(guān)鍵,相關(guān)半導(dǎo)體組件規(guī)格與表現(xiàn)就顯得格外重要。

1. 車輛電壓與電池容量持續(xù)上升,帶動模擬IC與Power Transistor需求

林建宏表示,不同于手機將主要的電源管理集成到一顆PMIC,車輛因為安全性的考慮,包含各子系統(tǒng)的穩(wěn)壓、靜電防護、信號隔絕等等需求,從電力傳輸開始,充電站供電(電動車)、電池管理、逆變器、次逆變器與DC/DC降壓等各類系統(tǒng)都在車輛中扮演其重要角色。

細分其半導(dǎo)體組件,亦可以拆分出包括專用MCU(微控制器)、MOSFET、IGBT、驅(qū)動IC與BMS(電池管理系統(tǒng))IC等,目前主要供貨商,仍以Infineon(英飛凌)、Renesas(瑞薩電子)、ST(意法半導(dǎo)體)與TI(德州儀器)等國際車用半導(dǎo)體大廠為主。隨著電壓與電池容量的上升,不論是在能源轉(zhuǎn)換效率與電路保護上的需求,均使得車輛對模擬IC與Power Transistor的倚重不斷上升。

以Power Transistor為例,車輛產(chǎn)業(yè)對Power Transistor的消耗,預(yù)計將由2016年的22%拉升到2017年的23%,到2021年會更進一步提升到26%,車用市場已穩(wěn)占Power Transistor第二大需求產(chǎn)業(yè)位置。

2. 歐美日IDM廠未來可望擴大委外制造,成臺廠機會

觀察臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在車用模擬IC與Power Transistor的布局,如臺積電與聯(lián)電等晶圓代工大廠皆已有代工車用芯片的經(jīng)驗,隨著車用半導(dǎo)體技術(shù)的日漸成熟,未來歐美日IDM大廠在成本考慮之下,或許會將部分產(chǎn)品釋出,委由有量產(chǎn)車用組件經(jīng)驗的業(yè)者代工。

此外,如世界先進已經(jīng)是英飛凌IGBT產(chǎn)品的代工伙伴,盡管訂單有限,但隨著電動車的日漸普及,IGBT產(chǎn)品又是市場主流的情況下,IGBT用量勢必增加,屆時世界先進或許將有機會取得更多的訂單。

3. 大陸積極布局車用功率半導(dǎo)體,設(shè)立一條龍產(chǎn)線

不同于數(shù)字電路遵循摩爾定律的路徑不斷微縮,Power Transistor因為組件物理的限制,不僅在尺寸的微縮上受限,耐壓與能源轉(zhuǎn)換效率也受限材料特性,效能改進面臨瓶頸。但車輛因安全輔助駕駛的需求,對電力系統(tǒng)的要求規(guī)格不斷上升,而傳統(tǒng)Si材料在效能改進上出現(xiàn)重大瓶頸,這也使得SiC與GaN材料成為功率半導(dǎo)體組件發(fā)展的重點。

憑借全球新車購買量超過三成的龐大市場,大陸廠商致力以電動車作為發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的突破口,特別是在功率半導(dǎo)體中SiC與GaN的研究,以及產(chǎn)線的設(shè)置也成為發(fā)展重點。除了既有的6寸廠升級外,包含廈門、泉州等地均籌備由晶圓、磊晶到組件制造的一條龍產(chǎn)線,此舉也使得傳統(tǒng)由歐美日主導(dǎo)的功率半導(dǎo)體市場,可能將出現(xiàn)新的競爭局面。


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