車(chē)用芯片供需2023年見(jiàn)真章！

新冠疫情引爆「芯片荒」，連帶影響車(chē)用芯片「斷炊」，交付周期一延再延。海納國際集團數據顯示，全球芯片下單到送交時(shí)間已達26.2周，突顯短缺問(wèn)題，其中又以汽車(chē)芯片最為嚴重，如2月份MCU等待交期達35.7周。不少汽車(chē)業(yè)者因芯片短缺被迫持續減產(chǎn)，如日本豐田（Toyota）宣布下修Q2全球產(chǎn)量逾10%，Q2合計全球產(chǎn)量約240萬(wàn)臺，與之前預估的280萬(wàn)臺相比，減少40萬(wàn)臺。

雖然2020年開(kāi)始，英飛凌、恩智浦、意法半導體、德州儀器與瑞薩電子等IDM大廠(chǎng)擴大車(chē)用電子32位微控制器（MCU）與電源管理IC產(chǎn)能，仍無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)大廠(chǎng)需求。另一方面，臺積電、聯(lián)電、力積電等車(chē)用芯片供應鏈自2021年起積極擴廠(chǎng)，由于設備建置與認證需要至少約一年的時(shí)間，產(chǎn)能最快2023年開(kāi)出。因此，2022年車(chē)用芯片雖然不若2021年吃緊，供需恢復正常最快也要等到2023年。

2021年車(chē)用芯片斷炊為哪樁？
車(chē)用芯片2021年爆出缺貨潮，主要可歸納4個(gè)原因：供貨商囤貨、誤判需求量、芯片需求量大，以及疫情影響。市場(chǎng)觀(guān)察，芯片出貨量足夠，主要是市場(chǎng)端囤貨，尤其中國大陸供應鏈囤貨明顯，導致供需失衡，在市場(chǎng)質(zhì)疑「臺積電不出貨」的情況下，臺積電董座劉德音曾點(diǎn)出「供應鏈囤芯片」現象。中國大陸官方雖然嚴打芯片囤貨，但2021年Q3芯片缺貨仍相當嚴重，以至于汽車(chē)供應鏈需要透過(guò)各種管道調貨，也導致芯片市場(chǎng)價(jià)格混亂，甚至高達30倍價(jià)差。

2020年車(chē)用芯片需求量誤判可能也是芯片供需失衡的原因之一。工研院產(chǎn)科國際所研究經(jīng)理江柏風(fēng)指出，國內半導體生產(chǎn)類(lèi)別每季都有不同的配重，Q2-Q3以3C產(chǎn)品為主，因應年底圣誕節需求；Q4-Q1以工業(yè)用與車(chē)用需求為主。2020年Q4國內半導體車(chē)用芯片需求量是減少的，所生產(chǎn)量減少，而通訊、計算機芯片需求大，因此產(chǎn)能轉而挹注于此。當2021年Q1市場(chǎng)發(fā)現車(chē)用芯片需求并未如預期般減少時(shí)，已經(jīng)無(wú)法回頭開(kāi)新產(chǎn)能，因此出現2021年車(chē)用芯片嚴重不足的情況。
 
此外，近兩年新冠疫情造成居家工作、在線(xiàn)學(xué)習人數大增，市場(chǎng)對PC、手機等連網(wǎng)產(chǎn)品需求量大增，車(chē)用芯片在供應鏈的排序上遠落后于手機、筆電等產(chǎn)品，產(chǎn)能排擠下，車(chē)用芯片持續短缺。

解決斷片危機：調整管理模式+積極擴廠(chǎng)
工研院電光系統所副所長(cháng)駱韋仲指出，若與2021年供需失衡相比，車(chē)用芯片供應鏈已經(jīng)找到新的管理模式，如調整配備規格，因此出貨壓力趨緩，比方過(guò)去可能缺少無(wú)接觸系統就無(wú)法出貨，現在雖然配備較為基本，但調整后仍可在半年內出貨，等待期縮短，但如果希望取得全配車(chē)款仍要等待一年。

這段期間，許多車(chē)廠(chǎng)改變存貨方式以減少庫存，維持備用存貨，以免供應鏈斷炊。調研機構Gartner指出，由于半導體短缺及供應鏈瓶頸，加上電氣化與自駕車(chē)等趨勢推波助瀾，2025年前十大汽車(chē)制造商可能高達50%將開(kāi)始設計自己的汽車(chē)芯片，如此才能完全控制產(chǎn)品路線(xiàn)及供應鏈穩定度。

 
由于全球指標車(chē)廠(chǎng)力求2035年達到100%零碳排，新供應鏈持續擴展，商機無(wú)限。市調機構MarkLines數據顯示，電動(dòng)車(chē)將占所有公路運輸活動(dòng)的80%以上；MarketWatch則預估，2027年全球影像顯示芯片市場(chǎng)規模約達57億美元，車(chē)用電子產(chǎn)值可望爆炸性成長(cháng)。

另一方面，L2自駕車(chē)系統逐漸成為市場(chǎng)標配車(chē)款，代表一臺車(chē)需要約120-150 顆芯片才能達到運作效能，更先進(jìn)的L4自駕車(chē)系統至少需要200顆以上的芯片才能達到運作效能，這樣的芯片需求量與成長(cháng)趨勢更激勵生產(chǎn)端加速研發(fā)與投產(chǎn)。

工研院電光系統所副所長(cháng)駱韋仲認為，L2成為基本車(chē)款，代表未來(lái)芯片需求量大，汽車(chē)電子化或電氣化需要很多傳感器，搭配感測融合技術(shù)與邊緣運算，需要更多MCU，芯片需求更高，加上AI功能等新一代車(chē)款的各種新需求，目前的狀況是，新技術(shù)新需求不斷，但問(wèn)題卡在芯片不足。

車(chē)用芯片供應鏈概況
力積電董事長(cháng)黃崇仁2021年底指出，電動(dòng)車(chē)是全球邁向節能減碳及凈零排放的主要工具，推升車(chē)用電子芯片需求，對車(chē)用芯片是大利多，但是如果將減碳、電源管理、AI、5G、自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛(L4)、電動(dòng)車(chē)等需求納入考慮，車(chē)用芯片仍供不應求，未來(lái)首先要面對的就是電源管理芯片的大缺貨，但是臺積、聯(lián)電、世界先進(jìn)、力積電等晶圓廠(chǎng)能否在2023年開(kāi)出產(chǎn)能，仍有待觀(guān)察。

工研院產(chǎn)科國際所研究經(jīng)理江柏風(fēng)進(jìn)一步指出，不是市場(chǎng)有需求，生產(chǎn)端就一定有擴產(chǎn)動(dòng)作，土地好找，廠(chǎng)房好擴，但擴廠(chǎng)需要設備到位，生產(chǎn)端也要確定未來(lái)訂單無(wú)虞才可能投資擴廠(chǎng)作業(yè)，目前5大IDM廠(chǎng)多半有增加生產(chǎn)線(xiàn)或擴廠(chǎng)的動(dòng)作，但不是全都用在生產(chǎn)車(chē)用芯片，市場(chǎng)存在很多不確定因素，最終需求量也無(wú)法確定。

對聯(lián)電、臺積電等芯片廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，比較大的困難是，汽車(chē)芯片最少要1年甚至2年的驗證時(shí)間，與手機芯片相比，至少是3-4倍的時(shí)間差，二者的產(chǎn)量相差約10倍之多，投產(chǎn)3C或車(chē)用芯片的回收與產(chǎn)值短時(shí)間內即可實(shí)現，但車(chē)用芯片則否，即便這些重量級供應鏈積極擴廠(chǎng)，最快也要2023年才可能出現實(shí)質(zhì)效益。

雖然有不確定因素干擾，臺積電及聯(lián)電等供應鏈仍積極蓋廠(chǎng)擴產(chǎn)。臺積電自2020年上半年起即動(dòng)態(tài)調整晶圓產(chǎn)能，2021年車(chē)用半導體重要組件微控制器（MCU）代工產(chǎn)量提升近60%。臺積電總裁魏哲家表示，高性能計算機、車(chē)用需求超乎預期，2021年1-6月臺積電重新調配產(chǎn)線(xiàn)，擴大車(chē)用芯片產(chǎn)量，較2020年同期增加30%。

臺積電今年持續擴建先進(jìn)制程與成熟制程，包含國內的臺南Fab 18廠(chǎng)3奈米、高雄7奈米、竹科Fab 20廠(chǎng)2奈米等產(chǎn)線(xiàn)，以及美國亞利桑那州5奈米、日本熊本22/28奈米、大陸南京28奈米等海外產(chǎn)線(xiàn)。

聯(lián)電2月24日宣布在新加坡Fab12i廠(chǎng)區擴建一座全新先進(jìn)晶圓廠(chǎng)計劃，主要生產(chǎn)制程為22及28奈米，預計2024年底開(kāi)始量產(chǎn)。新廠(chǎng)生產(chǎn)特殊制程技術(shù)，如嵌入式非揮發(fā)性?xún)却?、嵌入式高壓解決方案、RFSOI及混合信號CMOS等，鎖定智能型手機、智能家庭設備和電動(dòng)車(chē)等應用。

聯(lián)電與智原今年初共同宣布強攻車(chē)用領(lǐng)域，聯(lián)電55奈米嵌入式閃存（eFlash）制程的內存產(chǎn)生器已取得ISO 26262車(chē)用安全最高等級(ASIL-D Ready)認證，未來(lái)可望取得電動(dòng)車(chē)、自駕車(chē)、先進(jìn)駕駛輔助系統（ADAS）等車(chē)用ASIC委托設計及量產(chǎn)訂單。

此外，3月底市場(chǎng)傳出聯(lián)電可能赴美國底特律興建12吋晶圓廠(chǎng)，以22/28奈米成熟制程為主，專(zhuān)攻車(chē)用芯片。不論消息是否屬實(shí)，聯(lián)電布局車(chē)用芯片已久，車(chē)用制程涵蓋0.5微米到22奈米，可應用領(lǐng)域包含ADAS、智能座艙、車(chē)身控制及信息娛樂(lè )。

力積電擁有2座鋁制程8吋廠(chǎng)及3座12吋廠(chǎng)，12吋月產(chǎn)能約10萬(wàn)片、8吋約9萬(wàn)片，產(chǎn)品包含內存、客制化邏輯與分離式組件，產(chǎn)能利用率100%。力積電苗栗銅鑼新廠(chǎng)預計2022年完成，下半年可望開(kāi)始裝機，2023上半年試產(chǎn)，2024年量產(chǎn)。

IC設計廠(chǎng)義隆也積極布局車(chē)用芯片市場(chǎng)，以車(chē)用顯示驅動(dòng)設計、Mini LED顯示模塊等產(chǎn)品線(xiàn)切入供應鏈。此外，臺灣擁有完整的封測供應鏈可支持車(chē)用芯片，如日月光、超豐、京元電、同欣電、精材等，有助提供相對應的服務(wù)。

車(chē)用芯片發(fā)展新趨勢
汽車(chē)及電動(dòng)車(chē)不可或缺的車(chē)用芯片包含CMOS影像感測組件、電源管理芯片IC/PMIC、微處理器（MCU）、射頻組件、微機電（MEMS）、功率分離式組件等，車(chē)用芯片以8吋廠(chǎng)為主，部分使用到12吋廠(chǎng)成熟制程，車(chē)用半導體短缺最嚴重的是12吋廠(chǎng)在28、45與65奈米制程產(chǎn)線(xiàn)，缺貨壓力最大的是電源管理IC/PMIC、微處理器/MCU及CMOS傳感器/CIS。

在主要供應鏈擴廠(chǎng)、增加生產(chǎn)線(xiàn)等積極作為下，2023年可望解除芯片斷炊危機，新世代電動(dòng)車(chē)及相關(guān)新技術(shù)也可望向前邁進(jìn)。工研院產(chǎn)科國際所研究經(jīng)理江柏風(fēng)認為，可留意未來(lái)化合物半導體在新一代電動(dòng)車(chē)電力供應方面的發(fā)展動(dòng)向。隨著(zhù)5G、電動(dòng)車(chē)發(fā)展日益快速，高能效、低能耗的第三代版導體碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）成為市場(chǎng)關(guān)注焦點(diǎn)，目前仍由科銳（Cree）、意法半導體（ST）、英飛凌（Infineon）及羅姆（ROHM）等IDM廠(chǎng)主導。第三代半導體以6吋為主，國內代工業(yè)者也積極投入研發(fā)，如臺積、聯(lián)電等業(yè)者，鴻海斥資新臺幣25.2億元取得旺宏6吋晶圓廠(chǎng)，目的也在生產(chǎn)第三代半導體碳化硅（SiC）功率組件。

產(chǎn)業(yè)界也開(kāi)始注意氧化鎵（Ga2O3）和鉆石等新一代材料。Ga2O3基板制作比SiC與GaN更容易，可能承受更高電壓，未來(lái)可望應用在超高功率組件領(lǐng)域，如電動(dòng)車(chē)、電力系統、風(fēng)力發(fā)電機渦輪等范圍。

研究機構指出，電動(dòng)車(chē)、車(chē)用電子產(chǎn)業(yè)快速成長(cháng)，推估臺灣2025年相關(guān)產(chǎn)值達新臺幣6000億元的規模，因此不少芯片設計廠(chǎng)鎖定車(chē)用市場(chǎng)積極布局。芯片產(chǎn)業(yè)在2021年銷(xiāo)售額達5530億美元，預計2022年仍有近10%的成長(cháng)幅度。

工研院電光系統所副所長(cháng)駱韋仲認為安全，汽車(chē)需求與產(chǎn)品持續推陳出新，隨著(zhù)新一代電動(dòng)車(chē)加速發(fā)展，帶動(dòng)如智慧駕駛艙、面板、導引模式等智能化新體驗，結合AI的先進(jìn)運算芯片將逐步走向主流制程。未來(lái)汽車(chē)具有智能移動(dòng)與聯(lián)機功能，汽車(chē)內建AI為必然趨勢，差別在于運算力高低，不同微處理有不同智慧需求與聯(lián)機需求，相對應的芯片也會(huì )越來(lái)越重要。

由于綠能與零碳排等全球趨勢不變，未來(lái)的電動(dòng)車(chē)勢必具有能源管理及儲能功能，這些都與芯片控制有關(guān)，除了運算、聯(lián)機、儲能、能源管理等智慧化需求，未來(lái)電動(dòng)車(chē)更像是一部智慧手機，不只硬件需要不同芯片，服務(wù)及娛樂(lè )等周邊軟件也需要對應的芯片鏈接，這些都會(huì )帶動(dòng)新需求，同時(shí)帶動(dòng)未來(lái)車(chē)用芯片的發(fā)展。

不過(guò)，2022年國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（SEMI）指出，大陸、美國及日本都增加半導體產(chǎn)業(yè)補助，預估2022年底前，全球將新增29座晶圓廠(chǎng)，設備投資金額將達1000億美元，2項數據同創(chuàng )歷史新高。

另一方面，晶圓代工大廠(chǎng)聯(lián)電在2022年初的法說(shuō)會(huì )上首次表達，2023年可能供給過(guò)剩，在2021-2022年全球晶圓廠(chǎng)擴廠(chǎng)及產(chǎn)能提升下，有沒(méi)有可能產(chǎn)生「一窩蜂」現象，有待觀(guān)察。