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產業風雲:車用 IC 是否將成為半導體業的下個救世主?


本文由長年深耕半導體產業的軒轅宇文、與經貿工作者詹大安合作,為讀者介紹車用IC產業動態。

八零年代的「霹靂遊俠(Knight Rider)」李麥克和他的伙計霹靂車:那台黑的發亮、會說話,喊著男主角「老哥」、會自駕、會自動調整座椅(包括把人彈射出去)、自動播放音樂、調整空調、在駕駛人遇到危險時,會通知相關單位來幫忙、前頭還有紅色跑馬燈的炫車,真是屌到不行。


圖一、 (source


用現有的技術已經全部做得到,靠得就是各種半導體 IC 元件。 IC 如同人的肌肉、神經、智慧,裝置在車上,將一台車變成了充滿智慧,可以使人們生活更好的活物。講到車的智慧等級,一共分五級,如下圖所示。等級越高,需要的電子元件數目越多,對應的元件品質及技術要求也越高。

作者整理

依網路市調單位 Yole 的調查,2020 到 2050 年,汽車銷售量會由一年一億台增加到將近一億五千萬台,這一億五千萬台全為智慧車輛,而 Level 5 的全自動車種會來到一年 3,000 萬台。一台電動車過去只需要 40-50 顆 IC,現在則需要100-200 顆 IC。根據車子的智慧程度,這數字只會不斷上升。這市場想想就知道有多可觀。

圖二、potential evolution of autonomous car sales by level of automation (from Yole


此外,瑞銀分析師布維尼斯(Francois-Xavier Bouvignies)估計,傳統引擎汽車每台動力系統內建的半導體價值約 80 美元,但電動車動力系統內建的半導體價值高達 550 美元。


2021 年 10 月在 26 日在台灣玉山科技協會論壇中,總統府資政林信義則說,台灣國產成車去年年產值 1,900 億元、出口零件一年有 2,000 億元、汽車電子產值已經到 2,600 億,估計到 2025 年將達到 6,000 億元,因此電動車將成為「下一個兆元產業」。


同個場合中,聯電榮譽副董事長宣明智先生也說,未來電動車市場銷售值可達晶圓代工產業的 20 倍、也將是個人電腦(年產值 3 千億美元)加上智慧型手機產業(年產值 6 千億美元)總和的 2 倍,達到 1.98 兆美元。


重點就是說,接下來幾年,若沒有其他殺手級產品的面世,唯一能推動半導體業成長茁壯的,唯有車用晶片


下一步,讓我們先來看看,一台車子到底哪些部分需要電子系統。下圖(圖三) 說明一台車子有哪些系統會用到電子系統,用人的身體來比喻,不外乎駕駛系統(手腳)、安全系統(鎧甲及防滑)、影音娛樂系統(六感)、環境舒適系統(身體皮膚)、網路通訊及中控系統(大腦)。

圖三、source


各種系統都需要安裝車用晶片。為了方便大家聚焦理解,我們將各種電子系統再簡化為電子晶片種類,並將其分為三大類,請參考圖四。


圖四 (source


一、邏輯類比IC:大都是用摻了硼的矽晶圓,八吋為主; 邏輯 IC 用在中央處理器、MCU、記憶體;類比晶片來說,2021 年應用占比達 26%,可以應用在車身電子(Body Electronics)與車用資訊娛樂(Infotainment)兩大系統。

二、感測器:晶圓種類繁多,可以是普通矽晶圓(Si wafer)、矽電晶體結構在絕緣體(SOI)之上、甚至各種非矽材質的材料(如陶瓷、金屬、三五族等等)。


一般用在聲控、胎壓感應延伸閱讀:2021 Top 5臺灣輪胎廠簡介)、雨滴感應、距離感應、溫度感應等等。


當自動駕駛車輛的自動化等級愈高,所需要的感測元件將會愈多,如 L2 等級自動駕駛,基本需求 4 個以上的感測元件,若達到最高第 5 等級自動駕駛,將需要高達19個以上的感測元件。

三、功率晶片:是電子裝置的電能轉換與電路控制的核心;主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等,並同時可具有節能的功效。晶片製作的原料,一般用普通矽晶圓。若需要耐高壓一點的系統,譬如充電用的元件,則可能用第三代半導體,如 SiC wafer。

  • 電動車的功率積體電路占車用半導體超過50%以上,常用於電壓轉換,譬如將家用110或220伏特的電壓充入電池,或由電池抽出電壓提供電動馬達與車上電子產品使用;

  • 燃油車的功率積體電路占車用半導體低於20%,主要只是發電機與鉛酸電池抽出電壓提供車上電子產品使用而已。


既然車用晶片的數量、品質是車輛自動化高低的靈魂,那誰是供應商? 誰手握著這產業的命脈?

下一集,我們來聊聊上游的 IC 設計公司、代工廠、整合元件製造廠,區分參與這塊智慧車市場的 IC 大咖玩家群,請拭目以待。


 

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作者簡介|詹大安


曾居住於台北、紐約。從城市文化風貌到跨國產業研究,在工作和生活之間,嘗試以更宏觀的視角察覺變化中的趨勢。以口舌品味美食、以足跡行遍世界、以文字記錄當下,同時致力於行銷台灣形象的國際經貿工作者。部落格請點選

 

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