窺探未來車用半導體技術發展 3

　　非矽元件將誕生汽車工業應用
　　據日本科技媒體報導指出，日本有許多半導體廠商正在加快進行碳化硅（SiC）元件研究，而碳化硅涵蓋了汽車應用領域中的半導體開發技術。以日本電裝為例，該公司早在1995年時，就先行預測汽車領域的需求，并開始著手相關研究。從物理基礎應用原則來看，碳化硅已是能夠取代矽的制造工藝新技術，其優勢與矽元件相比，碳化硅元件導通電阻更低，還能大幅降低耗電量。依照理論計算，一旦將目前現有矽元件更替為碳化硅元件，可減少兩座核電站供電量。另一個優點在于，碳化硅元件在半導體作用下，閥值焊接溫度高達400℃以上，而矽元件卻只有175℃上下；因此，碳化硅元件在高溫下也能維持正常作用。
　　基本上，在汽車工業逐漸擴大應用趨勢，將有機會推動碳化硅技術發展。這是因為汽車上需要120℃以上高溫環境下，還能正常工作的半導體元件，因此具有高溫適應能力的車用半導體元件，將會大幅增加。另外，在車上高溫環境因素，矽元件還需要安裝散熱裝置，而碳化硅元件則不需要散熱裝置還能正常使用，以成本來考量，在元件上加裝散熱裝置后再進行比較的話，碳化硅元件實用門檻將會比矽元件來得較低。另一方面，在車上大電流驅動方面，對于電動汽車、燃料汽車及油電混合汽車等電力驅動電路而言，碳化硅會比矽元件更為合適。
　　不過嚴格說來，碳化硅元件在車電半導體產品中，其實際應用仍受到限制，除了半導體元件還未能符合實用水平之外，擴大普及化最大障礙，在于芯片缺陷密度高，無法提高成品良率，導致生產制造成本過高，將會是矽元件數倍之多。但…部分車用半導體廠商仍表示，一旦車載用碳化硅元件市場崛起，或者進入量產階段，那么就會加快減小芯片缺陷的開發，碳化硅元件成本過高劣勢將有所轉圜。
　　汽車半導體定位在高尖端科技
　　上世紀90年代前半期，LSI及FPD元件技術在市場發展原動力，主要來自于個人計算機，進入中后階段，則是以攜帶式通訊產品、無線設備逐漸替代之，成為在個人計算機之后的第二大市場動力。至今，許多半導體元件開發商開始轉移目標到汽車領域，甚至已有部份車用半導體技術領先的廠商表示，汽車已脫去「單使用性質成熟元件時代，今后則是往尖端技術方向發展」。長久以來，汽車工業不被歸類為尖端技術，而對負責安全的汽車廠商，運用實用化技術的不變原則，未來也不會有所改變。但…若是為了駕駛安全，而不得不采用尖端技術的話，那么運用尖端技術來協助汽車工業發展腳步將不會有所退怯。
　　在日本地區的豐田汽車已先行訂出在未來15年之內，要將汽車事故減少50％以上為主要發展目標，并計畫將汽車設計成為電子繭網絡。換句話說，就是采用百余個傳感器將汽車給覆蓋起來，并依據來自這些傳感器所偵測到的信息，利用電控系統對車上各設備進行安全控制。因此，必須要有各類型傳感器、可快速處理來自傳感器的大量信息的處理器、驅動電控系統的高耐壓LSI，以及能夠將LSI的可靠性提高到跟飛機元件互相媲美程度。

　 圖說：未來車用電子繭網絡架構圖。
　　未來車用半導體廠商　誰來扮演？
　　甄選薄膜太陽能電池開發、發電元件組件開發、影像傳感器開發、電極材料開發、逆變器／轉換器制造…等技術開發人員，提供上述技術開發設計人員的單位，不是三洋電機或是夏普等元件廠商，而是日本豐田汽車在2004年開始征選的技術開發人員，由此不難窺探出汽車廠商積極地進行車載元件的開發動作。
　　「汽車廠商將成為半導體廠商」…在不知情的情況下聽到這句話，肯定有不少人會有所懷疑。但是，自從汽車廠商喊出自產核心元件口號時，上述情況將變得很有可能。以電子產業先前例子來看，比方說：Panasonic（松下電氣）、Sony（索尼）著手開發及量產數碼家電系統芯片；甚至在Sony方面，也開始準備量產液晶面板…。這是因為Panasonic或Sony將半導體及顯示面板，比喻為電子產業最重要的關鍵元件。不可否認未來在汽車上，半導體將成為關鍵元件，到時候豐田汽車也仿效Panasonic或Sony自行生產半導體元件，就成為非常自然的動作。
　　一般來說，在車用半導體最大使用者，「汽車工業」將開始自行生產半導體元件時，其中最大困難在于現有生產線，若在最初階段，還能克服生產線不足問題。但是隨著技術的進步生產線更新換代后，現有生產線就只能成為最大的問題。不過，無論是利用現有工藝即可生產的耐高壓LSI和傳感器，還是可與CELL媲美的高性能產品，估計均會在未來的汽車中得到應用，可以說汽車領域將逐步具備適合于開展半導體業務的應用價值。而最終汽車廠商自行開發半導體元件會發展到哪里種程度，就讓我們拭目以待。