在電動車市場蓬勃發展之際，化合物半導體氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)成為應用關鍵。目前特斯拉導入SiC，更確立了採用化合物半導體是電動車產業不可逆的趨勢。SiC與GaN 都適用於高頻、高壓的情境，有助於實現電動車充電器快充，緩解車主的里程焦慮。目前GaN尚有技術挑戰待克服，也能拓展儲能與微型電動車等商機。

GaN強化電動車充電效能

工研院電光系統所微型光電元件與系統應用組組長方彥翔指出，化合物半導體受到市場高度關注，尤其GaN具有高度優勢。GaN及SiC在未來的應用，基本上著重高速、高壓及高頻需求。包含5G、6G、車用通訊、顯示器、電動車，都需要仰賴化合物半導體的特性。氮化鎵晶圓或碳化矽MOSFET在電動車的應用非常成功，有助於實現快速充電。氮化鎵可操作的頻率比碳化矽更高，其具備的高頻切換特性，因此在500kHz~1MHz的高頻應用下，可實現輕量化、低損耗、高效率與高功率密度的目標。

全球電動車產值最大的車廠是特斯拉(Tesla)，方彥翔表示，因此特斯拉導入碳化矽，帶動產業應用化合物半導體。同時全球各國即將禁售燃油車的禁令，也帶動電動車的發展。目前業界預估在2030年，電動車的占比將成長十倍，屆時勢必要透過採用化合物半導體，來強化車載充電器(OBC)的效能。目前新能源車的痛點之一，就是充電慢。採用化合物半導體的高電壓OBC，除了充電速度倍增，也能降低成本並減少體積。

為了協助產業轉型，工研院建立光電暨化合物半導體實驗室。工研院不只做磊晶，也透過平台執行基板驗證，建立基板驗證的標準。GaN HEMT平台有助於業者跟晶圓廠對接製程條件，可以提供少量、多樣、快速的驗證，GaN 產品量產的時候就可以直接對接到晶圓廠，加快產品上市時間。

電動車邁向普及　充電部署更顯重要

電動車市場成長飛快，恩智浦半導體業務協理曾婉怡提及，調研單位預估2030年電動車的占比將達到50%。主要的原因包含各國的減碳政策，以及電池成本下降。在車用半導體方面，純電動車整車的半導體需求約為450美元，PHEV的半導體需求約為350美元，而MHEV則為200美元，可見電動車帶動車用半導體市場需求。同時各國共同推動減碳政策，2015年簽訂的《巴黎氣候協定》即訂定2020年地球上升的溫度需控制在2°C以內。為了實現減碳目標，各國也推行禁售燃油車的政策，因此市場對於電動車的需求也持續成長。

同時充電價格下降，也會帶動消費者購買電動車的意願，車廠便隨之推出更多車款與產品藍圖。可預期2024年燃油車和電動車的售價將變得相近，當電動車普及，需要部署更多、更廣的充電樁，以緩解車主的里程焦慮。曾婉怡指出，如果電動車電池在價格不變的前提下，效能提升30%，或者降低電動車電池的價格，都能增加消費者的購車意願。廠商如NXP針對電動車應用透過最佳化數據傳輸，來分析智慧電網的應用。面對汽車的安全性需求，NXP則提供安全的電源管理晶片，確保控制安全。

GaN結合電動車實現儲能應用

納微半導體台灣區總經理汪時民直言，GaN是好材料，但是不容易控制。如果GaN用在儲能應用，則可以解決太陽能供電不穩定的問題。GaN的材料特性，加上目前市場上的電動車數量持續成長，那麼如果電動車在閒置的時候，車上的電池可以做為儲能設備，就能有效調節城市中的電力供應。材料特性方面，GaN的開關可雙向切換，且E-mode GaN HEMT在有電壓的時候才能導通，可以將AC電流轉換為DC電流，用於電動車充電。GaN的導通方式與矽不同，可以進行AC與DC的雙向轉換，也能進行小尺寸的封裝，因此GaN結合電動車進行儲能的模式，極具市場潛力。

GaN可望拓展微型電動車商機

在通膨時代，消費者的購買力下降，信通交通技術總監黃安正表示，因此微型的電動載具，例如48V、96V的小型電動車市場機會十足。尤其GaN的應用在台灣的機車、小型車，或是針對商用場景的小型電動車都很有發展潛力。另外電動車在B2C市場的銷售動能較弱，但是在B2B端可能有機會，因此將GaN技術投入商用的小型電動車中，是台灣廠商可以掌握的機會之一。

在汽車動力系統中，車用功率元件的封裝也是值得關注的技術重點。黃安正說明，如果車用IC的效能提高，可以大幅節省汽車消耗的能源。良好的模組封裝可以節省整車的晶片數量，系統也能承受更高的操作溫度。其中，只要在封裝的時候避免使用錫跟鋁兩種材料，模組可靠度就能提高十倍以上。一般而言，汽車的馬達、控制器不太會故障，但是逆變器(Inverter)長期承受上百安培的電流，就需要更高的可靠度。回到SiC與GaN功率元件的應用，供應商需要投入新的材料與設備，盡可能提高電動車動力系統效率，以實現淨零碳排。

面對電動車車主的里程焦慮，SiC與GaN有助於解決電動車電力系統效能瓶頸，並實現充電樁的快充功能。然而現階段GaN元件，仍須解決穩定度等挑戰。可預期未來SiC與GaN將開拓微型對動車及儲能等多元商機。