新冠疫情引爆「晶片荒」，连带影响车用晶片「断炊」，交付周期一延再延。海纳国际集团资料显示，全球晶片下单到送交时间已达26.2周，突显短缺问题，其中又以汽车晶片最为严重，如2月份MCU等待交期达35.7周。不少汽车业者因晶片短缺被迫持续减产，如日本丰田（Toyota）宣布下修Q2全球产量逾10%，Q2合计全球产量约240万台，与之前预估的280万台相比，减少40万台。

虽然2020年开始，英飞凌、恩智浦、意法半导体、德州仪器与瑞萨电子等IDM大厂扩大车用电子32位元微控制器（MCU）与电源管理IC产能，仍无法满足汽车大厂需求。另一方面，台积电、联电、力积电等车用晶片供应链自2021年起积极扩厂，由於设备建置与认证需要至少约一年的时间，产能最快2023年开出。因此，2022年车用晶片虽然不若2021年吃紧，供需恢复正常最快也要等到2023年。

2021年车用晶片断炊为哪桩？

车用晶片2021年爆出缺货潮，主要可归纳4个原因：供应商囤货、误判需求量、晶片需求量大，以及疫情影响。市场观察，晶片出货量足够，主要是市场端囤货，尤其中国大陆供应链囤货明显，导致供需失衡，在市场质疑「台积电不出货」的情况下，台积电董座刘德音曾点出「供应链囤晶片」现象。中国大陆官方虽然严打晶片囤货，但2021年Q3晶片缺货仍相当严重，以至於汽车供应链需要透过各种管道调货，也导致晶片市场价格混乱，甚至高达30倍价差。

2020年车用晶片需求量误判可能也是晶片供需失衡的原因之一。工研院产科国际所研究经理江柏风指出，国内半导体生产类别每季都有不同的配重，Q2-Q3以3C产品为主，因应年底耶诞节需求；Q4-Q1以工业用与车用需求为主。2020年Q4国内半导体车用晶片需求量是减少的，所生产量减少，而通讯、电脑晶片需求大，因此产能转而??注於此。当2021年Q1市场发现车用晶片需求并未如预期般减少时，已经无法回头开新产能，因此出现2021年车用晶片严重不足的情况。

图一 : 工研院产科国际所研究经理江柏风。(Source：工研院)

此外，近两年新冠疫情造成居家工作、线上学习人数大增，市场对PC、手机等连网产品需求量大增，车用晶片在供应链的排序上远落後於手机、笔电等产品，产能排挤下，车用晶片持续短缺。

解决断片危机：调整管理模式+积极扩厂

工研院电光系统所??所长骆韦仲指出，若与2021年供需失衡相比，车用晶片供应链已经找到新的管理模式，如调整配备规格，因此出货压力趋缓，比方过去可能缺少无接触系统就无法出货，现在虽然配备较为基本，但调整後仍可在半年内出货，等待期缩短，但如果希??取得全配车款仍要等待一年。

图二 : 工研院电光系统所??所长骆韦仲。(Source：工研院)

这段期间，许多车厂改变存货方式以减少库存，维持备用存货，以免供应链断炊。调研机构Gartner指出，由於半导体短缺及供应链瓶颈，加上电气化与自驾车等趋势推波助澜，2025年前十大汽车制造商可能高达50%将开始设计自己的汽车晶片，如此才能完全控制产品路线及供应链稳定度。

由於全球指标车厂力求2035年达到100%零碳排，新供应链持续扩展，商机无限。市调机构MarkLines资料显示，电动车将占所有公路运输活动的80%以上；MarketWatch则预估，2027年全球影像显示晶片市场规模约达57亿美元，车用电子产值可??爆炸性成长。

另一方面，L2自驾车系统逐渐成为市场标配车款，代表一台车需要约120-150 颗晶片才能达到运作效能，更先进的L4自驾车系统至少需要200颗以上的晶片才能达到运作效能，这样的晶片需求量与成长趋势更激励生产端加速研发与投产。

工研院电光系统所??所长骆韦仲认为，L2成为基本车款，代表未来晶片需求量大，汽车电子化或电气化需要很多感测器，搭配感测融合技术与边缘运算，需要更多MCU，晶片需求更高，加上AI功能等新一代车款的各种新需求，目前的状况是，新技术新需求不断，但问题卡在晶片不足。

车用晶片供应链概况

力积电董事长黄崇仁2021年底指出，电动车是全球迈向节能减碳及净零排放的主要工具，推升车用电子晶片需求，对车用晶片是大利多，但是如果将减碳、电源管理、AI、5G、自动化、自动驾驶(L4)、电动车等需求纳入考量，车用晶片仍供不应求，未来首先要面对的就是电源管理晶片的大缺货，但是台积、联电、世界先进、力积电等晶圆厂能否在2023年开出产能，仍有待观察。

工研院产科国际所研究经理江柏风进一步指出，不是市场有需求，生产端就一定有扩产动作，土地好找，厂房好扩，但扩厂需要设备到位，生产端也要确定未来订单无虞才可能投资扩厂作业，目前5大IDM厂多半有增加生产线或扩厂的动作，但不是全都用在生产车用晶片，市场存在很多不确定因素，最终需求量也无法确定。

对联电、台积电等晶片厂来说，比较大的困难是，汽车晶片最少要1年甚至2年的验证时间，与手机晶片相比，至少是3-4倍的时间差，二者的产量相差约10倍之多，投产3C或车用晶片的回收与产值短时间内即可实现，但车用晶片则否，即便这些重量级供应链积极扩厂，最快也要2023年才可能出现实质效益。

虽然有不确定因素干扰，台积电及联电等供应链仍积极盖厂扩产。台积电自2020年上半年起即动态调整晶圆产能，2021年车用半导体重要元件微控制器（MCU）代工产量提升近60%。台积电总裁魏哲家表示，高性能电脑、车用需求超??预期，2021年1-6月台积电重新调配产线，扩大车用晶片产量，较2020年同期增加30%。

台积电今年持续扩建先进制程与成熟制程，包含国内的台南Fab 18厂3奈米、高雄7奈米、竹科Fab 20厂2奈米等产线，以及美国亚利桑那州5奈米、日本熊本22/28奈米、大陆南京28奈米等海外产线。

联电2月24日宣布在新加坡Fab12i厂区扩建一座全新先进晶圆厂计画，主要生产制程为22及28奈米，预计2024年底开始量产。新厂生产特殊制程技术，如嵌入式非挥发性记忆体、嵌入式高压解决方案、RFSOI及混合信号CMOS等，锁定智慧型手机、智慧家庭设备和电动车等应用。

联电与智原今年初共同宣布强攻车用领域，联电55奈米嵌入式快闪记忆体（eFlash）制程的记忆体产生器已取得ISO 26262车用安全最高等级(ASIL-D Ready)认证，未来可??取得电动车、自驾车、先进驾驶辅助系统（ADAS）等车用ASIC委托设计及量产订单。

此外，3月底市场传出联电可能赴美国底特律兴建12寸晶圆厂，以22/28奈米成熟制程为主，专攻车用晶片。不论消息是否属实，联电布局车用晶片已久，车用制程涵盖0.5微米到22奈米，可应用领域包含ADAS、智慧座舱、车身控制及资讯娱乐。

力积电拥有2座铝制程8寸厂及3座12寸厂，12寸月产能约10万片、8寸约9万片，产品包含记忆体、客制化逻辑与分离式元件，产能利用率100%。力积电苗栗铜锣新厂预计2022年完成，下半年可??开始装机，2023上半年试产，2024年量产。

IC设计厂义隆也积极布局车用晶片市场，以车用显示驱动设计、Mini LED显示模组等产品线切入供应链。此外，台湾拥有完整的封测供应链可支援车用晶片，如日月光、超丰、京元电、同欣电、精材等，有助提供相对应的服务。

图三 : 未来首先要面对的就是电源管理晶片的大缺货，但是台积、联电、世界先进、力积电等晶圆厂能否在2023年开出产能，仍有待观察。(source:Adobe stock:# 482999310)

车用晶片发展新趋势

汽车及电动车不可或缺的车用晶片包含CMOS影像感测元件、电源管理晶片IC/PMIC、微处理器（MCU）、射频元件、微机电（MEMS）、功率分离式元件等，车用晶片以8寸厂为主，部分使用到12寸厂成熟制程，车用半导体短缺最严重的是12寸厂在28、45与65奈米制程产线，缺货压力最大的是电源管理IC/PMIC、微处理器/MCU及CMOS感测器/CIS。

在主要供应链扩厂、增加生产线等积极作为下，2023年可??解除晶片断炊危机，新世代电动车及相关新技术也可??向前迈进。工研院产科国际所研究经理江柏风认为，可留意未来化合物半导体在新一代电动车电力供应方面的发展动向。随着5G、电动车发展日益快速，高能效、低能耗的第三代版导体碳化矽（SiC）和氮化??（GaN）成为市场关注焦点，目前仍由科锐（Cree）、意法半导体（ST）、英飞凌（Infineon）及罗姆（ROHM）等IDM厂主导。第三代半导体以6寸为主，国内代工业者也积极投入研发，如台积、联电等业者，鸿海斥资新台币25.2亿元取得旺宏6寸晶圆厂，目的也在生产第三代半导体碳化矽（SiC）功率元件。

产业界也开始注意氧化??（Ga2O3）和钻石等新一代材料。Ga2O3基板制作比SiC与GaN更容易，可能承受更高电压，未来可??应用在超高功率元件领域，如电动车、电力系统、风力发电机涡轮等范围。

研究机构指出，电动车、车用电子产业快速成长，推估台湾2025年相关产值达新台币6000亿元的规模，因此不少晶片设计厂锁定车用市场积极布局。晶片产业在2021年销售额达5530亿美元，预计2022年仍有近10%的成长幅度。

工研院电光系统所??所长骆韦仲认为安全，汽车需求与产品持续推陈出新，随着新一代电动车加速发展，带动如智慧驾驶舱、面板、导引模式等智慧化新体验，结合AI的先进运算晶片将逐步走向主流制程。未来汽车具有智慧移动与连线功能，汽车内建AI为必然趋势，差别在於运算力高低，不同微处理有不同智慧需求与连线需求，相对应的晶片也会越来越重要。

由於绿能与零碳排等全球趋势不变，未来的电动车势必具有能源管理及储能功能，这些都与晶片控制有关，除了运算、连线、储能、能源管理等智慧化需求，未来电动车更像是一部智慧手机，不只硬体需要不同晶片，服务及娱乐等周边软体也需要对应的晶片连结，这些都会带动新需求，同时带动未来车用晶片的发展。

不过，2022年国际半导体产业协会（SEMI）指出，大陆、美国及日本都增加半导体产业补助，预估2022年底前，全球将新增29座晶圆厂，设备投资金额将达1000亿美元，2项数据同创历史新高。

另一方面，晶圆代工大厂联电在2022年初的法说会上首次表达，2023年可能供给过剩，在2021-2022年全球晶圆厂扩厂及产能提升下，有没有可能产生「一窝蜂」现象，有待观察。

*刊头图(source:Adobe stock:#487173850)