重視汽車(chē)應用市場(chǎng) ST持續加速碳化硅擴產(chǎn)

意法半導體（ST）是一家擁有非常廣泛產(chǎn)品組合的半導體公司，尤其汽車(chē)更是ST非常重視的市場(chǎng)之一。 意法半導體車(chē)用和離散組件產(chǎn)品部策略業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)負責人Luca SARICA指出，2022年車(chē)用和離散組件產(chǎn)品部（ADG）占了ST總營(yíng)收的30%以上。ST在2021年的營(yíng)收達到43.5億美元，而若與2022年相比，車(chē)用產(chǎn)品部門(mén)與功率和離散組件部門(mén)的營(yíng)收增幅都相當顯著(zhù)，達30%以上。車(chē)用和離散組件產(chǎn)品部擁有意法半導體大部分的車(chē)用產(chǎn)品，非常全面性的產(chǎn)品組合能夠支持汽車(chē)的所有應用。


 
圖一 : ADG營(yíng)運策略

ADG的營(yíng)收分布也證實(shí)了一點(diǎn)。去年ST的總營(yíng)收有70%的來(lái)自車(chē)用產(chǎn)品，30%來(lái)自工業(yè)及個(gè)人電子產(chǎn)品中的電源解決方案。意法半導體2022年5月舉辦了資本市場(chǎng)日（Capital Market Day）活動(dòng)?；顒?dòng)的重點(diǎn)之一便是分享我們的全球策略，以及如何在2025至2027年成為一家營(yíng)收超過(guò)200億美元企業(yè)的使命。但這一個(gè)使命背后是由誰(shuí)肩負呢？為此，意法又制定了什么策略呢？我們會(huì )持續進(jìn)步，并擴大核心業(yè)務(wù)，這是我們公司的根基所在。但要實(shí)現超過(guò)200億美元的預期營(yíng)收目標，主要還是必須依靠汽車(chē)業(yè)務(wù)。


 
圖二 : ST的ADG業(yè)務(wù)與目標

為什么汽車(chē)是意法半導體的核心業(yè)務(wù)呢？目前，ST正從傳統汽車(chē)邁向電動(dòng)及連網(wǎng)汽車(chē)轉型。這個(gè)轉型趨勢代表車(chē)用領(lǐng)域發(fā)生了重大變革，亦同時(shí)帶動(dòng)了半導體的商機。順應這兩大趨勢的過(guò)程中，車(chē)用半導體組件數量飛速成長(cháng)。一輛傳統汽車(chē)中半導體組件的成本，大約是500美元，然而，如果再統計一輛新軟件定義電動(dòng)汽車(chē)中的半導體組件的成本，預估大約落在1,500至2,000美元，也就是傳統汽車(chē)的三至四倍。


 
圖三 : 電動(dòng)化和數字化驅動(dòng)汽車(chē)業(yè)務(wù)成長(cháng)

ST是一家致力于創(chuàng )新的企業(yè)，為了幫助客戶(hù)轉型需求，在過(guò)去幾年當中，我們在電動(dòng)汽車(chē)（或汽車(chē)電動(dòng)化）領(lǐng)域投入了大量資金，包含投資新的寬能隙（WBG）技術(shù)及解決方案，像是碳化硅（SiC），以及氮化鎵（GaN）。目前，尤其是在碳化硅領(lǐng)域，意法半導體是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中，首家提供一流的解決方案，以支持客戶(hù)制造超高效能電動(dòng)汽車(chē)的企業(yè)。在數字化領(lǐng)域，ST不僅止于投資新技術(shù)，還予以創(chuàng )新，以因應轉型于軟件定義汽車(chē)的需求。其中，ST投資開(kāi)發(fā)了名為FD-SOI的數字技術(shù)，該技術(shù)配備嵌入式非易失性?xún)却婧拖嘧儍却妫≒CM），是ST Stellar MCU統一數字平臺的主力。此平臺主要適用于連接云端的現代汽車(chē)，因為連接云端的現代汽車(chē)所需之運算能力高出傳統汽車(chē)10倍以上，因此，ST Stellar統一數字化平臺便成為軟件定義汽車(chē)的重要基礎。


 
圖四 : ST于電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的領(lǐng)先地位

接下來(lái)深入了解這兩大趨勢，以及ST滿(mǎn)足客戶(hù)新需求的方法。從電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始。如果將傳統汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行比較，會(huì )發(fā)現后者增加了四、五個(gè)新的組件。電動(dòng)汽車(chē)所新增的四個(gè)主要電子模塊，包含電驅逆變器、車(chē)載充電器、DC-DC轉換器，及電池管理系統。透過(guò)圖可知每個(gè)方框（電子模塊）所包含的電子組件數量相當多，這對于與ST相同的半導體供貨商來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的商機。從這張簡(jiǎn)報可以看到新增之半導體組件的成本，扣除去常規電子組件，每輛汽車(chē)新增的半導體組件成本高達1,000美元，也就是說(shuō)，新增的電子組件有九成都來(lái)自于電源設備。每一個(gè)應用、每一個(gè)電子模塊都需要電源解決方案驅動(dòng)（相當于肌肉的角色），而每一個(gè)應用也都需要像「大腦」般的數字化解決方案，而模擬組件則會(huì )幫助驅動(dòng)應用將「大腦」與電源連接起來(lái)。
之前有提到，ST是一家擁有廣泛產(chǎn)品組合的供貨商，能夠提供所有的電子建構模塊，滿(mǎn)足每一種應用的需求。今天并不會(huì )詳細介紹所有的解決方案，只會(huì )著(zhù)重在兩個(gè)重點(diǎn)。首先，在電源領(lǐng)域，ST提供大量碳化硅功率模塊及IGBT，這些產(chǎn)品可以有效減少汽車(chē)的二氧化碳排放量，并確保電動(dòng)車(chē)每個(gè)電驅及電源轉換階段擁有最佳性能。另外一個(gè)重點(diǎn)是，在數字化領(lǐng)域，ST推出了新的產(chǎn)品家族：Stellar E。Stellar E是ST Stellar統一電子平臺中的其中一片拼圖，是專(zhuān)為電動(dòng)車(chē)使用的／需要的數字電源轉換系統量身打造的微控制器。


 
圖五 : 滿(mǎn)足軟件定義汽車(chē)、ADAS和新電器架構之需求

轉型至現代化汽車(chē)的另一個(gè)關(guān)鍵是軟件定義汽車(chē)及汽車(chē)所采用的新架構。如圖所示，可以找出導致（汽車(chē)）半導體組件增加的其他四個(gè)主要因素。第一是新的汽車(chē)架構以及為了使更為復雜的軟件平臺運作，所需新增加的先進(jìn)微控制器及處理器。而這也是車(chē)用和消費市場(chǎng)融合的結果——除了能跑越來(lái)越多的里程數，還能與云端的聯(lián)機，并運作非常復雜又需隨時(shí)更新的軟件。而其他方框中的因素亦同等重要，包含ADAS和自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的視覺(jué)系統、V2X 和互聯(lián)、以及雷達系統。
每輛汽車(chē)所新增的半導體組件價(jià)值預估落在350美元以?xún)?，而為此，ST廣泛的產(chǎn)品組合便能為各個(gè)方框內的四大系統提供數字化、模擬及功率組件。這里，我將與大家分享ST在數字領(lǐng)域所提供的產(chǎn)品——即每輛汽車(chē)的「大腦」。正如先前所提，我們擁有一個(gè)名為「Stellar」的統一數字平臺。而此數字平臺包含微控制器及微處理器，旨在滿(mǎn)足原始設備制造商和汽車(chē)制造商對新架構的需求，確保他們能夠擁有完整功能，并能依照需求將汽車(chē)連接至云端、更新軟件、執行個(gè)人化的軟件平臺。


 
圖六 : ST投資策略性制造計劃

ST非常注重汽車(chē)應用，因為這是我們重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域之一。正因為如此，我們斥資開(kāi)發(fā)一流的創(chuàng )新技術(shù)及解決方案，以幫助客戶(hù)因應新趨勢的來(lái)臨。但與此同時(shí)，我們發(fā)現每輛汽車(chē)所用的半導體組件總需求在增加，且成長(cháng)幅度非常大。如之前所提，電動(dòng)汽車(chē)對半導體組件需求比傳統汽車(chē)高出了3至4倍。這意味著(zhù)擴大半導體組件產(chǎn)能以滿(mǎn)足不斷成長(cháng)的需求勢在必行。因此，ST不斷投入資金、擴大產(chǎn)能。


 
圖七 : 加速碳化硅擴產(chǎn)

ST的制造策略有兩大基礎。第一個(gè)是擴建12吋晶圓廠(chǎng)。ST特別重視法國Crolles和意大利Agrate的晶圓生產(chǎn)，從2022年7月發(fā)布的新聞稿中便能了解ST與格羅方德（GlobalFoundries）的合作，是為擴大Crolles工廠(chǎng)產(chǎn)能。此合作案尤其重視數字領(lǐng)域，也就是意法的數字產(chǎn)品。同時(shí)，ST也為軟件定義汽車(chē)及電動(dòng)汽車(chē)提供產(chǎn)品服務(wù)，目前正在投入大量資金建設、生產(chǎn)電源產(chǎn)品，尤其是寬能隙解決方案的工廠(chǎng)。ST在意大利的卡塔尼亞（Catania）工廠(chǎng)及新加坡工廠(chǎng)都已經(jīng)在生產(chǎn)碳化硅產(chǎn)品。2021年10月，ST宣布將在意大利Catania建立一座碳化硅基板綜合制造廠(chǎng)，以滿(mǎn)足剛才提到持續成長(cháng)的需求。這些都是ST的車(chē)用市場(chǎng)策略概述。