「得固態電池者得天下」! 豐田、鴻海拚研發,揭電動車未來10年最重點戰場
「得固態電池者得天下」! 豐田、鴻海拚研發,揭電動車未來10年最重點戰場

回顧2020全年,特斯拉(Tesla)交付市場近50萬輛電動車。日前,執行長馬斯克(Elon Musk)在語音社群平台Clubhouse上談到,特斯拉目標是2030年以前,將年生產量提升至2,000萬輛電動車,然而前方最大的障礙,就是電池技術。

說白了就是電池太貴了。 鴻海產品長蕭才祐分析,以電動車的建造成本來看,電池就占了30~35%,其次是驅動系統20~25%,也就是說超過三分之一的成本來自動力電池,這也致使電動車價格居高不下。

除了電池成本占比偏高之外,鴻華先進副總經理陳正夫補充,電動車有一半重量來自電池,造成車身比燃油車還重,「電池重量如果減少一半,車子續航力可以增加25%。」

可以說,電池技術將是未來10年,所有業者較勁的重點戰場。截至目前,全球電動車電池技術,主要由幾間大廠商掌握。

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電動車之所以昂貴,是因為超過三分之一的成本來自電池,若能壓低製造成本並提升效能,將是車廠決勝關鍵。
圖/ 奧迪

10年前看準市場需求,寧德時代穩坐電池之王

根據市場分析公司SNE Research的數據,2020年電動車電池市占率前三大,依序是中國電池製造商寧德時代(CATL),市占達24%;南韓LG能源方案(LG Energy Solution)和日本Panasonic(松下)分別為23.5%和18.5%。這3家業者也都是電動車龍頭特斯拉的電池供應商。

從2017年起,寧德時代連續3年拿下全球電動車電池供應量第一,客戶幾乎涵蓋全球各大車廠:豐田(Toyota)、本田(Honda)、BMW、現代(Hyundai)、戴姆勒(Daimler)等。

寧德創辦人曾毓群,先前是新能源科技(ATL;主要生產手機電池)共同創辦人,在2011年看準電動車產業的趨勢後,回到家鄉福建寧德,成立寧德時代。曾毓群預言,2030年前電動車將比油車便宜,汽車更將在2040年實現全面電動化。

寧德時代之所以穩坐市占第一,要從電池原料路線之爭說起。鋰電池可以分為「鎳鈷錳(NCM)」、「鎳鈷鋁(NCA)」,以及「磷酸鋰鐵(LFP)」兩派組合,不過前兩者的缺點是碰撞後容易起火爆炸。寧德時代主力生產磷酸鋰鐵組合的電池,優點是價格便宜、安全性高,因此獲得特斯拉等車廠大量採用,寧德時代才得以稱王。

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圖/ 奧迪

延伸閱讀:特斯拉打下中國市場的幕後功臣,寧德時代怎麼十年內坐上世界第一電池供應商?

Model 3變便宜的幕後推手

研究機構Bernstein Research指出,中國製Model 3使用更輕巧、便宜的磷酸鐵鋰電池,使得每輛車的製造成本下降約600~1,200美元。

不過在特斯拉全車系中,主要電池供應商是Panasonic。自從2008年收購三洋電機,取得手機鋰電池、太陽能電池的關鍵技術後,Panasonic躍升為全球電池技術領頭羊。

在車用電池的核心產品上,Panasonic採用的是鎳鈷鋁系統。這項技術在平板電腦、智慧型手機等3C產品上很常見,應用於電動車上卻難度倍增,因為鎳鈷鋁鋰電池的能量密度是主流車用電池「磷酸鐵鋰電池」的好幾倍,需要很高的合成技術才能量產。

在2020年「電池日」(Battery Day)上,特斯拉公布新款「Tabless 4680電池」,也是跟Panasonic合作生產。Tabless 4680採螺旋式包裝,在相同的電池容量下,空間可擴大30%,讓電池能量密度提升5倍、續航力增加16%、製造成本降低76%,可望使得特斯拉「每千瓦/時」(kWh)價格減半,進而帶動售價接近一般燃油車。

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Tabless 4680採螺旋式包裝,在相同的電池容量下,空間可擴大30%,讓電池能量密度提升5倍、續航力增加16%、製造成本降低76%。
圖/ Tabless

未來電池:不用鈷、固態取代液態

要降低電動車的成本,並提高續航力與效能,電池的技術必須有所突破。

原料,是第一個需要突破的關鍵。 目前主流的鎳鈷鎂、鎳鈷鋁、鎳鈷錳等鋰電池組成形式,皆有「鈷(cobalt)」這項關鍵原料,可說是「現代石油」。由於鈷具有穩定物質、增加能量密度的特性,能確保電池壽命及充電速度,因此短期內電池產業都無法棄鈷而不用。

然而,長期來看,科技界希望能做出不使用鈷的電池。首先,鈷屬於稀有金屬,價格比鎳高出1倍以上,成為電池價格降不下來的主要障礙。其次,開採鈷的過程中會造成嚴重污染,甚至牽扯到剝削非洲童工的問題。

在2021年消費電子展(CES)上,Panasonic(松下)已表示將投入開發不使用鈷的電池;IBM Research電池實驗室也致力研發不需要金屬原料的電池技術,只要5分鐘就能充飽80%電力,並將與戴姆勒投入實際測試;通用汽車(GM)也宣布,其新電池將減少70%的鈷用量。

延伸閱讀:市值狠甩全球車企! 突破電池、自駕技術的特斯拉,能靠訂閱制再創高峰嗎?

鈷
鈷屬於稀有金屬,價格比鎳高出1倍以上,且開採的過程中會造成嚴重污染,甚至牽扯到剝削非洲童工的問題。
圖/ shutterstock

安全性與效能,則是第二大關鍵。 電動車常見的乾電池或鋰電池,都是「液態電池」,要放入膠狀電解質,才能發揮電池性能。

液態電池的缺點是溫度過高或過低,都容易影響電池效能;即使使用快充,最快也要20~30分鐘才能充飽電,續航力多落在300~400公里;此外,液態電解液有外漏的危險,容易引發意外。

為此,科學家提出「固態電池」的構想,將電解液移除,改以全固態方式堆疊,不會因隔離層破損就導致正負極接觸短路爆炸,能量密度也提高,在負25℃~60℃的溫度範圍都能正常運作。

目前燃油車加滿油,續航力約為500公里,為解決里程焦慮,蔚來汽車喊出要研發採用固態電池、續航力達1,000公里的電動車,電池技術若能突破,將成為電動車普及一大推力。

目前之所以市面上還看不到固態電池,主要是有許多技術問題待突破,像是固態電解質導電度不如液態電解質等,除了技術不成熟外,製造成本仍高,不利於大規模製造普及。不過研究機構彭博能源財經(BloombergNEF)預估,固態電池若能大規模的生產,成本將只有鋰電池的40%,有機會成為電動車電池的主流。

表065
圖/ 數位時代

鴻海喊話:2024推商業化固態電池

向來以油電混合車技術稱霸的豐田汽車,已宣布投入固態電池研發,宣稱配有固態電池的電動車,續航里程超過500公里,使用快充最快10分鐘就能充飽電。日本專家預測,配有全新固態電池的次世代豐田Prius車款,最快可能在2022年上市。

近來積極進攻電動車市場的鴻海,也在2020年10月16日首度舉辦的「鴻海科技日」中宣布,將投入固態電池技術以及「電池快充與低溫優化」、「低鼓脹軟包技術」、「高能量密度電池」、「無貴金屬全新製程」等技術研發,目標在將電池重量減半、體積減少為六分之一,電池循環壽命提高10%以上。鴻海產品長蕭才祐透露,預計在2024年,鴻海就會推出首款商業化的固態電池。

同樣致力研發固態電池的新創QuantumScape,也受到不少關注,已經從比爾蓋茲、福斯汽車(Volkswagen)等投資者手中獲得超過5億美元融資。其中福斯汽車是最大金主,從2012年合作迄今,挹注至少3億美元。

2020年12月,QuantumScape透過線上活動披露一款全新電池,可在15分鐘充飽80%電力,讓電動車續航力提升90%,同時降低製造成本,預計在2025年推出配有這款電池的電動車。不過,QuantumScape目前仍未向外界展示過實際產品。

 一旦克服電池技術的障礙,相信離電動車普及的那天,也就不遠了。

責任編輯:郭昱彣、張庭銉

關鍵字: #電動車
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深根台灣35年!KLA頂尖技術和人才, 如何引領全球半導體未來?
深根台灣35年!KLA頂尖技術和人才, 如何引領全球半導體未來?
2025.09.01 |

2025年是KLA在台灣成立的第35年。這家來自美國的半導體檢測和量測設備領導企業,在全球擁有15,000多名員工,2024年營收達109億美元,專精於晶圓製造中最關鍵的檢測與量測技術。在AI驅動半導體製程要求日趨嚴苛的今天,KLA正扮演著「良率守門員」的關鍵角色,其先進檢測技術的重要性也反映在與客戶的緊密合作關係上—在台積電2024年供應鏈管理論壇中,KLA憑藉卓越的技術協作與生產支援能力,榮獲「Excellent Technology Collaboration and Production Support Awards」肯定,展現了其在半導體製程控制的技術領導地位。

KLA Senior Vice President暨KLA台灣總經理Rollin Kocher強調:「KLA的競爭優勢源自於我們對技術卓越與品質的不懈追求。在AI晶片製造需求比以往更為復雜的時代,客戶尋求的不僅僅是設備,而是能夠協助他們迎接未來挑戰的技術夥伴。」

1990年在新竹起步,到成為全球最大的客戶服務據點之一,KLA台灣35年來以技術深度結合企業韌性,創造了超越市場預期的競爭優勢。35年來,KLA台灣的成功並非偶然,而是在技術突破、客戶協作與人才文化三個面向上的持續深耕,逐步建構起難以撼動的競爭優勢。

從技術突破開始,KLA台灣35年創新不輟的秘密

過去35年,KLA台灣的核心競爭力始終建立在對先進製程控制技術的深耕與創新。隨著AI晶片節點逼近原子尺度,並大量導入2.5D/3D與異質整合封裝架構,單靠傳統光學或電子束檢測已難以掌握奈米級變異。KLA透過將機器學習與AI演算法深度整合到缺陷檢測、復判、量測與製程數據分析平台,協助晶圓廠在關鍵步驟即時定位並分類缺陷,進而提升高效能AI晶片的良率、時脈與功耗表現。

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KLA在先進製程控制技術持續突破與創新,建構難以撼動的市場競爭優勢。
圖/ KLA

面對先進封裝市場的快速擴張,以及AI應用逐漸從雲端延伸至行動與邊緣裝置的趨勢,KLA亦結合etch、PECVD、PVD等晶圓處理設備與完整製程控制解決方案,橫跨前段製造、晶圓級封裝到組裝與基板製造,成為客戶實現下一代AI晶片與系統級封裝藍圖不可或缺的技術合作夥伴。

不只是供應商,KLA如何與客戶建立35年夥伴關係?

KLA台灣TSMC事業群總經理Hawk Wu分析,技術領先、高績效團隊與堅持不懈的企業精神是保持領先的三大關鍵。35年來,KLA與客戶建立的不僅是供應商關係,更是技術夥伴關係。顧客堅定信任,讓雙方即使在全球級難題下也能合作突破,團隊與客戶連月努力終攻克技術難關。這種客戶夥伴關係的深度讓KLA能更精確感知市場需求,開發「真正符合客戶需要」的技術解決方案。

留住人才35年,KLA台灣的企業文化有何特別?

在KLA的發展歷程中,企業文化是最核心的競爭優勢。公司的五大核心價值包括堅持不懈(Perseverance)、積極進取(Drive to Be Better)、高效團隊(High Performance Teams)、誠實正直一致性(Honest, Forthright and Consistent)與不可或缺(Indispensable for Customers)。完善的人才發展機制也確保優秀員工在組織內多元發展。技術人才可跨產品業務、技術支援、市場銷售、應用製程或軟體研發等多樣選項,培育與傳承是競爭力關鍵。這樣的人才文化,造就今日KLA穩定的核心戰力和優質的團隊環境。

35年後的今天,KLA台灣已成為亞太區最具規模的技術研發與支援基地之一,與台灣半導體產業建立了深度的合作夥伴關係,服務範圍跨足晶圓代工、記憶體及特殊製程,穩居檢測量測領域領導者。

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KLA以完善的人才發展機制培育優秀人才多元發展,造就穩定的核心戰力。
圖/ KLA

新世代共鳴:價值驅動與職涯歸屬感

June Yeh是KLA的應用開發工程師,從材料科學系畢業後直接加入KLA。June特別認同KLA的企業文化:「同事們都專注於技術本業,我們可以把精力完全用在解決問題和創新上,這種單純的工作環境讓我能夠專心發揮專業能力。更重要的是,公司真正實踐『堅持不懈』的價值觀,即使面對困難的技術挑戰,團隊也會一起堅持到底。」

另一位應用工程師Bryan Fu則從不同角度分享他的觀察。這位清大材料科學系畢業、曾在其他大規模的半導體製造商任職過一年半的工程師直言:「很多公司新人都要自己想辦法學習,但在KLA台灣完全不同,主管很願意跟員工分享市場現況和產品及客戶的訊息,這種開放的資訊分享讓新人成長很快。」

在近期的員工滿意度調查結果,目標設定、團隊關係、主管支持、成長學習和包容等領域獲得KLA台灣的員工高度認可。這種積極投入的工作文化,成為KLA廣納頂尖人才的重要因素。

「在KLA,每位員工都專注於解決複雜且深刻的問題。」Rollin Kocher表示,「兼具深厚專業基礎與以客戶導向的服務模式,正是我們與眾不同的關鍵優勢—也是難以複製的核心競爭力。」

延伸對談:KLA台灣的實務觀察

Q:什麼樣的人才是「核心戰力」?

A:我們需要能「同時理解技術與理解人」的人。KLA的應用工程師角色需直接面對全球頂尖半導體客戶以解決複雜問題,也要用服務業心態應對現場變化,兼具「高科技」和「服務業」的雙重能力。

Q:為何KLA有同甘共苦的工作氛圍?

A:我們相信團隊合作,在關鍵專案的緊要關頭,整個團隊包括高階主管都會全力投入,大家共同迎戰挑戰。久而久之,KLA內部形成高度互信、互助文化。

35年的厚度,為下一個世代蓄力

經歷技術突破、客戶信任、人才文化三大核心競爭力淬煉,KLA台灣已為AI時代的半導體升級打下厚實基礎。對不同世代的科技人才而言,這裡是實現技術理想與職涯發展的最佳舞台。

值此35週年,KLA台灣即將啟用台灣總部新竹辦公室與全球最大訓練中心。同時,持續積極招募設備客服、製程應用、產品裝機、演算法、系統和軟體工程師!詳情請關注KLA CAREERSKLA台灣Facebook專頁

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