Diodes盧克修:未來十年重點就是第三類半導體!

2023-03-23
作者 Ryan Tsai,EE Times Taiwan

達爾科技(Diodes)董事長盧克修早在十年前就嗅到商機,全方位展開車用晶片佈局。如今,他更把第三類半導體,視為推動達爾科技未來十年成長的重要引擎…

近年來,汽車產業的電氣化、智慧化轉型商機,吸引全球半導體業者搶進,全球整合元件製造廠(IDM)達爾科技(Diodes),相對處於領先地位,關鍵就在董事長盧克修,他早在十年前就嗅到商機,全方位展開佈局。如今,他更把第三類半導體,視為推動達爾科技未來十年成長的重要引擎。

業界普遍對汽車產業的印象,就是「保守」,更直接的說法是「封閉」,原因在於汽車跟人身安全高度相關,一旦因瑕疵召回、甚至出意外,品牌廠得面臨的,就可能是如天文數字般的賠償金。因此相較消費性電子產品,汽車品牌廠比起用功能最強的零組件,更強調可靠性,驗證要求也高,從評估、驗證到實際量產帶進營收,至少3~5年,且向來傾向跟熟悉的廠商配合。

達爾科技董事長盧克修。(來源:達爾科技)

達爾科技董事長盧克修。(來源:達爾科技)

投資車用的時間成本高,用量不比消費性電子,加上得與車廠建立信賴關係不易,使車用市場在過去幾年,幾乎可說是少數半導體業者的戰場。不過,盧克修在十年前找尋讓公司持續成長的新市場時,秉持著對公司產品的信心,以及看準汽車邁向電子化背後蘊藏的成長潛力,毅然決定帶領團隊,一腳跨進車用領域。

瞄準汽車電子化市場 內外同步啟動佈局

盧克修娓娓道來當初的想法,他直言,3C很多人會做,相對容易取代,「但車廠敢去用小公司當供應商嗎?汽車電子化很難,小公司也未必敢動,所以跟我競爭的,幾乎都是大廠。大家不以價錢為競爭主軸,而是品質、可靠性和生命週期,我們相對靈活,跟大廠競爭也有利。」

汽車的電子化升級,涉及資訊娛樂、舒適安全等車載系統。據工研院產科國際所(IEK)的研究報告,2013年全球汽車電子產品市場規模,約為1,670億美元,2019年將成長到3,011億美元。這個趨勢,讓盧克修認定車用不僅會是持續放大的新興市場(Emerging Market),更是能推動達爾科技市值從2億美元衝上10億美元的解答。

盧克修由內而外展開全方位佈局,成立車用事業群,並改造產線、調整生產製程、做生產線的車規認證,致力產品升級為能符合車廠要求的Q-Parts,「我要求所有新產品,若無特殊理由,設計時都要先設想客戶可能是車廠,包括最高工作溫度達150度、低於百萬分之1的不良率等,目標是要讓更多產品變成Q-Parts,如此一來就越有機會成長。」他說。

同時,達爾科技也透過收購潛力公司,快速強化自身實力。比如,2008年達爾科技宣佈收購英國離散元件廠Zetex,切入車用金屬氧化物場效電晶體(MOSFET)和雙極性電晶體(Bipolar Transistor)市場;2011年入股台灣德微科技,且持股從最初36%,迄今超過五成;2018年,達爾科技再支持德微入股專攻車用二極體的亞昕科技。

談到達爾科技為車用所做的投入,盧克修指出,製程的挑戰在於通過車用驗證此一更大的難題,比如,車用IC的壓力、溫度和功率循環,就得做3,000小時,消費性電子僅需1,000小時,為此在打線、封裝等生產環節,得特別下工夫,確保產品能撐過更嚴苛的測試。

歷經十年的內外資源整合,達爾科技從蕭特基二極體(Schottky Diode)、MOSFET、瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor,TVS)等離散元件,到運算放大器等類比產品,或運用在電源管理、邏輯與電壓轉換、時脈控制、連接等應用相關的元件,皆有通過AEC-Q100、Q101或Q200認證的車用產品,並在符合IATF 16949標準的設施中製造。

達爾科技的車用營收,受惠多方佈局逐年攀升,從最初僅佔全年營收的4%,截至去年(2022)已達17%,以達爾科技去年全年營收19.8億美元(約新台幣598億元)估算,約帶進3.4億美元(約新台幣105億元)營收,年複合成長率(CAGR)接近30%。

如今節能減碳的趨勢,帶動汽車產業大轉型,原本封閉的產業,因而對外敞開大門;電子元件對汽車的重要性與日俱增,更讓車用市場搖身半導體產業的新寵兒。達爾科技做為早期進入者,自然不會缺席,積極投入碳化矽(SiC)功率元件等技術及產品研發,盧克修更是直言:「台灣很有機會,錯過可惜!」

掌握兩技術 看見台廠進攻動力系統機會

國際環保組織綠色和平(Greenpeace)於2021年發表的專題報導,點出全球總碳排放量中,16%來自交通運輸,若運輸業要在2050年完全實現淨零碳排,關鍵方法就是停止製造和銷售燃油車。趨勢的推波助瀾,讓電動車這類「新能源車」,近年成長強勁,據市調機構LMC Automotive和EV-Volumes.com的報告,去年全年純電動車銷售780萬輛,年成長近七成。

汽車業者加大力道拚轉型,不只電氣化,並結合先進駕駛輔助系統(ADAS)、車聯網等前瞻科技,實現智慧化,而這些升級,都離不開半導體,未來的需求可望持續放大。據市調單位Gartner的研究報告,車用半導體自2021~2026年的年複合成長率,可望達13%,並從百億衝上千億美元規模,搖身半導體主要成長動能,其中ADAS、車用HPC及電動車等應用,將為成長主要驅動力。

消費性電子市場規模近年逐漸放緩,加上產業競爭加劇,如何持續創造營收動能,成為台灣半導體產業的一大挑戰,而汽車產業的轉型,帶來了一線曙光。其中電動車的動力系統,從傳統內燃機轉為馬達,盧克修認為,這將是達爾科技的機會,也是台灣半導體的新機會,原因在台灣有很完整的馬達供應鏈,半導體供應鏈更於全球佔有舉足輕重的地位。

拆解電動車的動力系統,分為逆變器(Inverter)、馬達、充電及電池等四大部位,盧克修指出,電池管理系統(BMS)台灣從3C轉換過來,已有經驗能發揮;將直流電轉為交流電給三相馬達使用的逆變器,需用到SiC功率元件,台灣供應鏈剛好在起飛;馬達部分,東元、士林電機等廠商耕耘多年,也能在原有基礎上升級進入市場;充電從車載充電器到充電樁,台廠更是不陌生。

「現在不是其他人發展得很好我們在追,而是大家進度差異還沒有太大,台灣也在做。現在開始做,我們還有機會!」盧克修認為,台灣現在的機會就在SiC功率元件及電動車,特別是動力系統台灣廠商很有機會切入,業界應該要多投入在這部分。

第三類半導體是未來十年的重點

盧克修所提的SiC,以及氮化鎵(GaN),也就是所謂第三類半導體,是在這波汽車產業轉型潮中,被擺到世人眼前的新興市場。有別於矽(Si)和鍺(Ge)等第一類半導體,以及砷化鎵(GaAs)及磷化銦(InP)等第二類半導體,第三類半導體具備能隙寬、高導熱性,以及高電子遷移率等特性,從快充開始,如今陸續在電動車、低軌衛星等應用現蹤。

去年第二屆的《成電論壇》,盧克修演講時,點出第三類半導體之所以適合做為電動車的功率元件,在於能隙變大、能耐更高的電壓等特點,因此能將輸出功率進一步提升。他更明言車用市場,將是未來SiC的主要成長動能,SiC的MOSFET及SiC的蕭特基二極體,可望扮演主流產品。

談及電動車動力系統,盧克修進一步解釋,一般來說,一個逆變器使用8顆SiC並聯,藉此產生約800安培(A)的驅動電流,馬達和逆變器的數量,大多為1比1。觀察目前電動車的入門車款,是用一顆馬達,主流車款用兩顆,高階的車款則可能用3~4顆馬達,如此來看,當馬達用量越多,SiC的用量自然隨之增加。

市調機構Yole預期未來5年內,SiC元件在功率半導體市場佔比,會由目前約5%提升到超過23%。為何動力系統的解決方案是SiC而非GaN,盧克修直言,往更高壓1,800V發展時,GaN是心有餘而力不足,「當業界追求電壓要越來越高、電池壽命要越長,就會往1,800V前進,GaN雖功率密度高、開關速度快,不過崩潰電壓相對較低,現在1,200V已不多,相對來說SiC已經能支應1,700~1,800V的需求。」

再者,是兩者結構上的不同,GaN目前為平面式結構,SiC則從平面式逐漸往溝槽式(Trench)結構發展,最直接影響的就是晶粒大小(Die size)的差異。盧克修表示,未來在1,800V這類高壓應用,GaN確實仍可能有機會,但平面型的結構,會使其晶粒越做越大,反之溝槽式的SiC則可能變厚,但大小不會增加,相對更具成本競爭力。

「未來3~5年、甚至十年的重點,就是第三類半導體!」總歸以上,再談及達爾科技未來產品和技術的方向,盧克修堅定的給出這個答案。他也說,將來DC轉AC、電壓持續拉高,第三類半導體是必要的零組件,包括MOSFET,還有SiC蕭特基二極體,達爾科技已經推出很多這樣的產品到市場上,「台灣的機會不見得是直接做車,因為市場不大,反之,應專注在模組或零組件做好銷給國際大廠。」

台廠搶攻SiC市場 達爾科技助攻人才培育

汽車產業的轉型,已是現在進行式,台廠無一不繃緊神經,為掌握商機強化技術,並積極促成如MIH開放電動車平台、台灣先進車用技術發展協會(TADA)等單位,盼集結台灣在半導體研發、製造等領域長期累積的實力,發揮群體戰力「打群架」。盧克修觀察指出,台灣半導體產業鏈非常完整,確實有機會,人才也有,但缺乏的就是經驗。

有鑑於此,達爾科技向下紮根,繼成立南台灣研發中心後,今年2月再宣佈攜手盧克修的母校成功大學,啟動產學合作,而這個策略最重要的目標,就是要加速第三類半導體前瞻科研及人才佈局。盧克修指出,與成大的合作將專注在幾項重要技術的研發,如開發高功率AC-DC電源轉換控制晶片及系統應用、高效能馬達控制系統、高功率高效率雙向AC-DC轉換系統等。

 

達爾科技與成功大學啟動產學合作,加速第三類半導體前瞻科研及人才佈局。(來源:達爾科技)

達爾科技與成功大學啟動產學合作,加速第三類半導體前瞻科研及人才佈局。
(來源:達爾科技)

 

產學合作在業界相當常見,不過達爾科技與成大的合作,更強調以「系統性」的方式主導研究。盧克修透露,這次的合作是有別於企業出題、學界解題的方式,他們會在學校成立計劃推動委員會,由達爾科技與成大的管理者共同領導及提供技術協助,推動各項專案執行,「學生在大學把基本功打好、打實,將來做研究追隨在第三類半導體有能力的教授,並由產業界帶著學術界往這部份發展,才是正規之道。」

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2023年3月號

 

 

 

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