汽車半導體的發展趨勢與策略(一)

汽車產業因為電動車、自駕車趨勢一路向半導體傾斜。2020年半導體零件在汽車製造成本的佔比約30%，預計2030、2040分別將達50%、70%。雖然進展的速度和詳細數目容或可議，但是汽車半導體化的趨勢已然啟動，而且沛然莫之能禦。

汽車市場對於半導體產業是什麼概念？以下的數據以2019年的來比較，避免2020因疫情各產業營業額起伏的影響而失準。半導體本身是4,123億美元，過去10年支持半導體成長最力的智慧型手機是4,046億、PC是2,336億、雲端運算是1,362億、電信服務是1.4兆，而汽車產業是2.2兆！也就是說汽車市場的潛力與半導體前幾名市場的總合約略相當，是死生之地、國之大事。

但這是半導體產業的看法，汽車產業又怎麼看這件事？廠商要能掌握產品主要的增值環節，這是產業競爭的不二法門。如果半導體佔汽車製造成本從30%一路成長到70%而汽車公司無所作為，淪落為裝配廠也是遲早的事，所以汽車公司伸手入半導體產業似乎是勢在必行。

早在5年前Tesla就有內部的晶片設計團隊，原先的焦點比較注重於MCU，之後的車廠將晶片設計轉到功率模組上。譬如9月4日才宣布建立晶片設計團隊的現代汽車(Hyundai Motor)，而中車、比亞迪更直接將晶圓廠也納入垂直整合範圍。

是什麼誘因讓汽車廠垂直整合至晶片設計、晶圓廠甚至後段的封裝、模組廠？除了前述汽車產業核心增值區塊正在向半導體移動的原因外，還有以下幾個理由。

首先是次系統設計整合的效率問題。半導體零件佔比在逐步提升之中，但是在那些部分、用什麼規格的零件、如何整合成次系統是汽車廠的獨門工藝，目前沒有統一的規格。而半導體線路設計必須配合汽車廠的系統設計需求。垂直整合有助於快速的訊息交換，滿足應用需求。在這一層面的意義上，手機和雲端廠商早已邁開這一步。

垂直整合至晶圓製造乃至於後段的封裝、模組廠，在可靠性測試此一環節可以節省不少資源，大幅縮短產品引入週期。汽車零件由於安全與法規的要求，可靠性測試異常嚴苛，現在的趨勢更逐漸走向實境測試，外來供應零組件的驗證時間會拉得很長。垂直整合到半導體零件和模組的製造，有助於大幅改善可靠性驗證流程。

由於電力驅動的趨勢先行於自動駕駛，汽車廠涉足半導體會先從功率元件開始。功率元件的製造主力還是在8吋廠－雖然有些功率元件已慢慢往12吋廠遷移。如若考慮到第三代半導體，特別是碳化矽(SiC)，8吋廠是不二選擇。8吋廠沒有太先進的製程，產品和製程的遷移較緩慢，投資金額較小，是汽車產業延伸到半導體製造的入門款。

最後一點促使垂直整合的是短期因素：疫情期間的晶片短缺。雖然只是短期因素，感覺卻有如牙痛，幾乎所有的產業評論和顧問都敦促汽車業該上手半導體了。

所以第一個趨勢是汽車廠垂直整合晶片設計、製造乃至於封測與模組。顧客自己要做產品，這對於半導體產業聽來有些不妙。

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