车用半导体 新黄金盛世
当汽车走向电动化、自动化与智慧化，将大幅提升对于车用半导体与车用电子需求，并随着5G正式商转，促使车联网应用更加宽广。(图/shutterstock)
当汽车走向电动化、自动化与智慧化，将大幅提升对于车用半导体与车用电子需求，并随着5G正式商转，促使车联网应用更加宽广。除了国际车用半导体大厂之外，台积电、世界、联发科、瑞昱、同欣电、欣铨等晶圆代工、IC设计与封测等厂商也纷纷跨入车用领域，抢食庞大商机。
发展至今超过一三○年的汽车工业，将面临到巨大的变化与挑战，从内燃机引擎转变成为纯电动，恐让不少生产水箱、变速箱、油箱、引擎汽缸等业者感到恐慌。尤其，电动车龙头特斯拉的创新力也让传统车厂备感压力；再者，近来苹果电脑也宣布要推出Apple Car，这些非传统车厂纷纷投入，将颠覆你我过去的旧思维。不论是特斯拉或是Apple Car，动力驱动必然走向电动化。此外，自动驾驶、车联网等功能都是未来汽车之标配。根据TrendForce旗下拓墣产业研究院表示，车载资通讯、ADAS、自驾车与电动车成为汽车产业的发展趋势，将驱动车用半导体成长的重要关键，预估二○二一年全球车用半导体晶片产值将上看二一○亿美元，年成长十二．五％。
车用半导体大致可分为微控制器（MCU）、特定应用标准产品（ASSP）／特定应用积体电路（ASIC）、类比（Analog）与功率电晶体（Transistor）、感测器（Sensor）等。各产品类别在车电次系统的使用比重，ASSP/ASIC较偏重在车载资通讯与娱乐；MCU则是较偏重动力传动、底盘控制与安全；类比与功率电晶体在各次系统使用比较平均；至于感测器则是偏重在动力传动及安全。由于汽车应用讲求的是品质与安全，半导体产品在设计、制造、封装测试等各个环节都须符合车用规格及获得车厂认证，因此，大多数的车用半导体供应商为能够自行掌控设计、制造与封测的整合元件制造商（IDM）。
英飞凌、辉达专注功率与自驾晶片
目前全球前十大车用半导体厂商，分别为Infineon、NXP、Renesas、TI、STMicro、Bosch、ON Semi、Toshiba、ROHM与Micron，合计占比达六八％。然而，各家业者在车用半导体擅长领域各有不同，以龙头Infineon来说，主要强项在于功率半导体，在功率半导体领域连续十六年居业界龙头。其中，IGBT元件与模组在全球市占率均达三成以上，遥遥领先对手；几乎全球前十大热卖电动车中，有八款是采用英飞凌的IGBT。另，在车用影像感测晶片的ON Semi可说是称霸一方，在车用CMOS市占率高达四成，受惠于ADAS与自驾车趋势，每台车的影像感测器数量与画素规格将持续攀高。
此外，GPU绘图晶片大厂辉达（Nvidia）近年来在汽车布局上也相当积极，日前与德国宾士汽车合作，未来的宾士车所采用的自动驾驶功能，将由Nvidia 的下一代DRIVE平台提供支援；名为Nvidia Orin的电脑系统单晶片（SoC）搭载近期发表的Nvidia Ampere超级运算架构。Nvidia Drive平台包含用于自动驾驶AI应用程式的完整系统软体堆叠。
随汽车加入越来越多电子设备，从引擎、车身及车内等都必须加入大量感测器、运算元件，需要复杂运算的运算元件几乎都需要外挂NOR Flash。不同于一般消费性记忆体的使用期限约达三年，车用记忆体的使用期限要求达五～十年之久，除了要求通过AEC-Q100或TS-16949等认证，并且要符合摄氏零下四○～八五度C的宽温规格，还有具有防震及抗摔等特性。目前车用电子中控系统主要采用QNX或Linux作业系统，所搭载的车用记忆体规格是一二八～二五六Mb NOR Flash加上外接式储存装置。至于行车纪录、影音娱乐、汽车导航、环景影像、车道偏移警示、自动煞车等ADAS系统，每一个系统普偏采用五一二Mb NOR Flash或SLC NAND Flash，并搭配一～二GB DDR3。因此，随着ADAS系统渗透率快速攀升，每辆车对车用记忆体的容量需求强劲成长，当前全球车用NOR Flash厂商，主要以英飞凌旗下的Cypress与记忆体大厂Micron居领先地位。
近来盛传苹果发展电动车（Apple car）可能找上正在打造MIH电动车开放平台的鸿海合作，而所谓的平台应该指的是DSRC/C-V2X，即自驾车的车联网系统，即车对车的沟通，美国政府将在未来几年推动法规，强制所有在市场上贩售的车辆都必须安装汽车对汽车（V2V）的通讯系统（DSRC），这也是鸿海大量布局在运算、人工智慧、量子加密的原因。
目前车联网（Vehicle to Everything; V2X）主流通讯技术包括专用短程通讯（Dedicated Short Range Communication; DSRC）与蜂巢式车联网（Cellular-Vehicle to Everything; C-V2X）技术，因DSRC的标准与规格较早完成，吸引欧美相关业者早期投入，而C-V2X在发展时点上虽较晚，但其发展背景与目前环境相对更为成熟，且其在技术演进、效能与多场景应用上更具发展优势，目前美国与欧盟DSRC、C-V2X皆发展，中国则择定C-V2X。
除了车联网之外，车内网路也随着各大车厂导入各式各样的ADAS，负责各ADAS系统之间、ADAS系统与主控处理器之间资料运算及资讯传输的车用乙太网路（Automotive Ethernet）需求大爆发。由于过去旧型车用网路能传递的频宽并不大，但车子里要连结的东西愈来愈多，要求更加即时，就必须采用车用乙太网路。国内网通与影音IC设计大厂瑞昱早在二○一一年加入主导全球汽车产业乙太网路技术的OPEN Alliance，并成为该联盟十六家技术推广者（Promoter）之一。
瑞昱除了能与BMW、丰田、戴姆勒等国际车厂一同讨论及制定技术发展方向，也能与瑞萨、NXP、博通等同业共同分食车用网路市场庞大商机。目前瑞昱与美国OEM车厂有多年的合作关系，并成功打进电动车龙头特斯拉供应链。乙太网路将成为汽车资料传输的基础，提供通用的通讯协定堆叠，减少闸道需求以及硬体成本和相关软体开销；其扩展性将能满足更高速和超低延迟功能的需求，因此，瑞昱将受惠此一趋势，中长期营运备受市场期待。
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《先探投资周刊2125期》