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<電動車組成關鍵!白話詳解第三代半導體材料碳化矽> 報告,認為碳化矽(SiC)功率元件在電動車帶動下,未來幾年需求將快速成長。而車用半導體自 2020 下半年以來就持續受供給短缺限制,近期又因封城、戰爭,各大車廠接續宣布減產,本篇文章將更新近期對 SiC 功率元件的看法:

電動車對半導體需求大增,造成此次汽車大缺貨

此次車用半導體會大缺貨除了疫情、封城、戰爭等外部總經影響外,最根本的原因還是在電動車滲透率的快速成長。根據統計,2021 年全球電動車出貨量達 650 萬台,YoY+109%,滲透率達 9%(整體汽車出貨量僅 YoY+4%)。而 2022Q1 電動車出貨量達 200 萬台,滲透率進一步提升到 10.8%,成長明顯。

根據天風證券統計,每輛傳統燃油車約需使用 500~600 顆半導體晶片,電動車則需 1,000~2,000 顆,有 2~4 倍的增長。因車廠普遍採用 Just-in-Time (即時生產)模式,庫存水位並不高,因此電動車半導體晶片倍數級的需求增加,使供應商來不及應對,而一台車只要缺一晶片就無法出貨,從而造成此次的大缺貨。

 

SiC 功率元件未來幾年將持續供不應求

若分拆電動車晶片佔比來看,約為 MCU 23%、功率半導體 22%、傳感器 13%、記憶體 9%、其他零件 33%。

其中功率半導體(主要管理電源相關)為油車轉移到電動車的全新需求,且隨著電動車往高電壓的發展,原本以矽晶圓製造的 MOSFET 及 IGBT 已達材料極限,在電壓 800V 以上便需改用耐高壓、高溫的碳化矽(SiC),因此 SiC 成為電動車發展不可或缺的關鍵材料。

從 2018 年特斯拉在 Model 3 中首次將 Si-IGBT 逆變器換成 SiC,並成功縮小體積、將開關損耗降低 75% 後,各大車廠如保時捷、小鵬、理想、比亞迪都相繼推出搭載 800V 高壓快充的車款,正式將過往僅應用在國防領域的 SiC 商用化。

儘管目前 SiC 成本仍為矽晶圓的 2.5~3 倍,但根據研究團隊內部訪查及 Digitimes 數據,以 2021 年推出的車款來看,使用 SiC 逆變器將讓電動車的續航里程提高 7%,因此雖然採用 SiC 的元件成本變高,但反而能減少整車的製造成本。

再來從供需角度出發,需求方面,根據研究,全球 SiC 功率市場將在 2026 年達 41 億美元,6 年 CAGR+34%。最大的應用就在於電動車零件,CAGR+38% 達 15.5 億美元,佔比 61%;剩餘則為太陽能光伏及能源儲存市場,CAGR+17%,達 3.1 億美元,佔比 13%;第三則為電動車充電樁、基建領域,CAGR+90%,達 2.3 億美元,佔比 9%。

另根據 TrendForce 研究,預估 2025 年光全球電動車市場對 SiC 晶圓需求就將達 169 萬片(約當 6 吋),4 年 CAGR+94%,主要應用在逆變器、電機驅動系統、DC-DC、車載充電器(OBC)及充電樁,需求將明顯成長。

供給方面, 2021 年全球 SiC 產能約為 22~31 萬片約當六吋,由 Wolfspeed(市佔率 65%)、Rohm(市佔率 20%)、IIVI(市佔率 15%)三家公司寡佔。而三家公司也積極擴廠,例如 Wolfspeed 預計 8 吋 SiC 晶圓 Mohawk 廠將於 2022Q3 開始量產,完成後產能將較 2020 年增加 5 倍。

Rohm 將投資 1,500 億日圓,擴增較 2021 年多 6 倍產能。 IIVI 也將於 2020~2025 年投入 10 億美元,將產能擴充 5~10 倍。

不過從三大廠規劃來看,即使產能全數開出,未來幾年 SiC 都仍將供不應求,且因 SiC 進入門檻高,預計供給將由幾家廠商繼續主導,發生惡性產能擴張的風險將較低。

從龍頭 Wolfspeed 2022Q1 財報來看,公司目前在手 Design-In 訂單為 250 億美元,QoQ+19%,Design-In 專案 9,000 件,QoQ+3.5%。2022Q1 新增 Design-In 訂單達 38 億美元,較 2021 年 19 億元倍增,且 70% 來自電動車。

公司管理層也提到因 SiC 需求超乎原先預期,預計再蓋一座比 Mohawk 更大的新廠。綜合以上分析及 WolfSpeed 釋出的展望,也能交叉確認 SiC 未來需求強勁。

而掌握功率半導體近 20% 市佔率的龍頭英飛凌也積極佈局此領域,根據英飛凌研究,每台燃油車約會用 18 個功率半導體元件,電動車則會用到 250 個功率半導體元件,數量增加約 13 倍,因此公司也宣布將投入 20 億歐元於馬來西亞建造 SiC 功率元件新廠,預計於 2024 年投產。

雖功率半導體本身製程並不複雜,大多用 28~55nm 成熟製程即可,但其中設計的 Know-How 卻很複雜,需與車廠長期反覆試驗,且汽車注重安全,認證期長,因此進入門檻更高,也能有效遏止供給的無限成長,預計英飛凌、意法半導體等長期深耕此領域的公司未來將持續掌握市場主導權。

 

結論

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Fugle 富果投資研究員 / 台大財金系畢業 / Min 的投資說書小棧版主
台、政、清、交、成大等各校課程講師
私募基金、商業銀行工作經驗
持有高級證券商業務員、投信投顧業務員證照、 通過 CFA Level 1
堅信價值投資,並從產業及財報分析出投資機會
一個愛投資同時熱愛歷史的自我實現者

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