電動車產業興起加上疫情引發的晶片荒，讓車用半導體的產業動向備受注目。車用半導體短缺一路從2020年延續到今（2022）年，原因是傳統8吋或6吋廠傳統製程供應不足。整車廠和晶片廠商先前認為，雖然今年車用半導體短缺供不應求的情況將趨緩，但晶片短缺預估恐怕要到2023年才能紓解，然而下半年消費型應用的晶圓需求不斷下修，8吋晶圓出現砍單潮，消費者晶片產能釋出，車用電子而言是利多，缺貨緊張可望獲得紓解。

圖片來源：Wikipedia

從傳統燃油車進入電動車時代，最大的差異是車用晶片的製程分配，傳統整車廠燃油車的車用晶片製程70%為40~45奈米、25%為45奈米以上；新興整車廠電動車車用晶片製程45%為40~45奈米、5%為45奈米以上。

資策會產業情報研究所（MIC）近期舉行線上研討會分享「淨零碳排下，電動車產業發展趨勢」，資策會產業情報所資深產業分析師何心宇分析，車用晶片主要是40奈米以上的成熟製程，由於成熟製程的晶片產能有限，供需緊張才會導致晶片價格暴漲。

供需失衡的車用半導體市場

在車用半導體方面，車用微控制器（MCU）產品交貨持續緊張，交貨周數持續增加或是維持緊缺，其中汽車MCU交貨緊張程度最為嚴重，在MIC今年對於廠商的調查中，意法半導體（ST）跟恩智浦半導體（NXP）都認為，汽車MCU交貨緊缺會持續到2022年Q2。至於汽車類比和電源產品交期全部都在40周以上，最高恐達到52周，交貨緊張持續高漲。功率元件IGBT、MOSFET 和SiC元件交貨週期持續緊張，電動車對第三代半導體需求的提升，SiC/Ga奈米OSFET 交期也保持在42周以上。

圖一、各廠商對車用晶片短缺看法

資料來源：Roland Berger、各廠商，MIC整理，2022年6月

MIC在今年上半年對於汽車相關產業進行調查時，業者表示車用電子供不應求，缺貨情況要等到2023年才能緩解，不過產業諮詢機構集邦科技（TrendForce）在7月表示，今年下半年消費型應用的需求不斷下修，晶圓代工廠浮現砍單浪潮，消費者晶片的產能釋出，對缺貨已久的車用電子而言是利多，缺貨緊張可望提前紓解。

2022年4月，全球轎客車主要市場銷量皆大降，原材料成本影響總成本持續加劇，另外中國大陸防疫封控措施及俄烏戰爭讓市場銷售雪上加霜。不確定因素希望在2022年底逐步緩解，過去幾年的汽車供不應需求積累，有助銷量於2023年起全面復甦。

何心宇指出，全球車用半導體在疫情前出貨量穩定維持在400億個， 2021年全球轎客車產量遠低於過往產量之際，半導體出貨量、成長率均遠大於過往，2021年全球車用半導體出貨量超過524億個，成長率近三成，主要是因為囤貨預期心態、電動車和燃油車的半導體採用量提升，車用半導體成長遠高於過往是可預期的，過去幾年積累的汽車供不應求，有助消彌囤貨供過於求的隱憂。

圖二、全球車用半導體出貨量 （單位：百萬個）

資料來源：LMC Automotive、CPCA、WSTS、IC Insights，MIC整理，2022年6月

在市場需求方面，全球客轎車原本預估應該在今年可以達到8,285萬輛，但受到俄烏戰爭影響而出現下修，加上新冠疫情在亞洲區域影響持續發酵，可能要等到2023年才能回到2019年疫情前全球客轎車產量的水準。何心宇表示，儘管如此，2021年車用半導體的出貨量，相較2020年成長達30%，且出貨量遠高於疫情前，除了囤貨的心態，還有電動車對於半導體的需求大、燃油汽車的座艙晶片需求也大，預計2022年車用半導體成長率應可達到30%成長率，但2023年是否能繼續維持仍有待觀察，因為物價上漲導致消費者可支配所得下降，是否會影響到汽車的消費，將成為車用半導體需求最大的變數；可以確定的是2023年電動車對於功率的需求將會越來越大，

整車廠強化車用半導體主導性

新興車用半導體供應鏈有四種模式，模式一為整車廠跳過Tier 1，直接向IDM購買或共同研發晶片，像是GM直接與Qualcomm、Renasas、NXP等多家半導體廠商合作研發晶片。疫情時代大型整車廠多半直接向IDM購買晶片，模式二是由整車廠自行開發晶片，舉例來說：Tesla自動駕駛決策晶片（NPU Core的FSD 7奈米）與訓練資料中心AI晶片（7奈米D1晶片）；BYD車規級MCU、IGBT並研發SiC MOSFET；Ford與晶圓製造代工廠商Global Foundries達成「戰略合作協議」。採用模式二成本高但主導性強，是整車廠最嚮往的發展方向。

在模式三中，Tier I擴展晶片設計能力，例如Bosch在德國新建12吋晶圓廠提供車用晶片；或是日本Toyota Motor與Denso合資成立MIRIES Technologies，發展SoC、感測器與功率。整車廠與Tier I攜手合作，整車廠主導性如同過往，但風險小且分散。模式四是整車廠直接擁有晶圓製造/封測工廠，整車廠偏離主要業務，加上成本過高，短中期難實踐。

圖三、新興車用半導體供應鏈模式

資料來源：Yole Development、各廠商、MIC，2022年6月

進入電動車時代，整車廠將強化車用半導體主導性，未來朝模式二及模式三發展：模式二整車廠自行開發晶片，整車廠主導性強，整車廠最嚮往發展方向但成本高；模式三仰賴Tier I擴展晶片設計能力，整車廠主導性如同過往，但風險小且分散，可行性最高，何心宇強調，不管是模式二及模式三，對於晶圓代工合作的需求將會越來越明顯。

自動駕駛朝向晶片高算力規格競賽

自動駕駛晶片多半具備CPU+XPUs多核架構，並朝向高算力、開放的方向發展。自動駕駛SoC晶片是｢CPU+XPUs」的多核架構，CPU做邏輯運算、 整體統籌，XPU用於大規模平行計算。車廠會視自身能力不同，選擇封閉或是客製化的的不同方案。隨著整車廠掌控自動駕駛意識崛起，對應的自動駕駛晶片算力一直不斷在提升。

何心宇認為，晶片/計算平台算力需求成長快速，主要原因整車廠「硬體預埋、軟體升級」開發策略已成形，當自動駕駛走向L3+發展，演算法模型將越來越複雜、非結構化數據將激增，高算力晶片/計算平台支援成為關鍵。整車廠演算法自研趨勢明顯，並多傾向多感測器融合模式，高算力的晶片或計算平台才符合自由算力的要求，預埋高算力晶片/計算平台，以保證汽車在其生命週期內持續具備軟體升級能力。不過，晶片/計算平台高算力將有上限，且面對功耗、散熱、電磁以及良率等眾多挑戰，因此高算力並非晶片評價唯一標準，仍須兼顧算力、成本功耗、易用性等多重考量，如何在有限算力下結合整車廠演算法，更是未來的競爭關鍵。

資料來源：

1. 《35th MIC FORUM Spring韌力》線上研討會－淨零碳排下，電動車產業發展趨勢，資策會市場情報研究所（MIC），2022/06/15。
2. 2022/7/7，TrendForce：砍單潮來襲，下半年八吋晶圓廠產能利用率下滑幅度最劇。

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