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車用元件需求激增 半導體大廠動能全開
半導體供應商成功要件

【作者: 王岫晨】   2021年08月03日 星期二

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在車用半導體元件的製造上,許多半導體大廠都是根據價值鏈上下游合作夥伴的需求,來改善SiC產品和解決方案。對於某些半導體大廠來說,SiC MOSFET的供貨方式有很多種,其中一種是客製化設計模組,有些半導體廠正是以客製化模組的形式來供貨給車廠。另外一種是較多的專用標準化模組。透過與協力封測廠合作,半導體大廠也開發出了自己的解決方案,例如意法半導體開發的ACEPACK。此外,為合作的模組廠商提供裸片也是一種形式。


電動車的半導體需求


圖一 : 車用市場的半導體發展機會(source:st.com)
圖一 : 車用市場的半導體發展機會(source:st.com)

正由於電動汽車的逐步普及,許多半導體廠都紛紛致力於改善並提升模組本身的性能。電動汽車,特別是與SiC碳化矽相關的主要車用電子,關鍵在於改善逆變器、車載充電器和DC/DC轉換器的性能。


而針對製程的改變也是重點,例如目前意法半導體第三代量產的SiC是採用平面製造技術。多年來積累了寶貴的研製經驗,累計生產了數千顆晶片,使得客戶都能受益於這種可靠,而且高性能的第三代技術。至於第四代製程技術也已經正在研發中,並計畫不斷提升MOSFET的高應力和電氣性能。


另一個創新是與原料和外延層相關,這是實現製程技術的關鍵。而寬能隙半導體應用也是非常重要。以意法半導體在其智慧出行策略的策略上,就是想要成為一個具備廣泛產品線的供應商,因此在這個市場部署了非常好的產品,例如IGBT以及電隔離型驅動器等元件所需的類比產品,再加上MCU的智慧功能可用於汽車主域控制。所以由此可以瞭解,成為一個產品線廣泛的元件供應商將是半導體大廠成功的策略。


為半導體產業做好產能規劃

新冠疫情無疑顛覆了全球的供應鏈,尤其是半導體產業及其終端市場的供應鏈。目前出現的半導體缺貨也對車用電子產業產生了重大影響,半導體大廠目前紛紛致力於與車廠合作,以解決這個挑戰。


事實上,半導體產業自2020年12月以來所面臨的需求,與半導體產業為2021年所準備的產能之間,存在了巨大缺口。就以半導體大廠意法半導體在約半年前,即2020年第三季末到第四季所做出的分析預測,其所準備的產能可達約110億美元的營收。但是,現在的市場需求卻超過了150億美元。對於整個半導體產業來說,供需缺口基本上都是一樣的。整個產業的產能準備是9.5兆美元營收,而需求基本上比這個產能高出30~35%。所以,不是晶片缺貨的問題,而是沒做好備產的問題。在整個價值鏈中,從電子元件、OEM原始設備、EMS代工廠,不論是獨立電子,還是嵌入式電子,每個市場參與者都沒有為市場爆發做好準備。因此關於這個問題,所有半導體大廠均審慎因應。



圖二 : 感測器在車用市場的機會(source:st.com)
圖二 : 感測器在車用市場的機會(source:st.com)

短期來說,半導體大廠針對車商必須反應迅速。意法半導體在2020年12月即宣布,資本支出從15億美元提升到20億美元。因為快速反應,以及製造設備廠商和封裝設備廠商的支援,因此能夠提升產能,這就是該公司能在2021年4月份就宣布今年的營收指標將超過120億美元,上下浮動1.5億美元的原因。


所以,大家可以看到,快速且即時提升產能,才能支援市場的成長需求。然而,市場供需缺口仍然達25%。因此,在短期內解決晶片缺貨問題別無他法,只能與全體客戶、車商、一級供應商、工業OEM密切合作,盡可能防止因缺貨而造成的停產,控制損失程度,降低對客戶的影響。因此,半導體大廠的首要任務是處理短期缺貨問題,避免對客戶造成結構性的損失。



圖三 : 車用感測器的成長動能(source:st.com)
圖三 : 車用感測器的成長動能(source:st.com)

往未來看,對於2022年和2023年中期,首先,半導體大廠必須開始與客戶探討經驗教訓和預防舉措以及他們自己的舉措,還有如何將未來的生產做出更好的規劃,如何為半導體供應鏈提供更可靠的需求預測資訊,以便半導體公司靈活地備產。當然,半導體大廠也知道生意可能會受波動而出現變化,但至少需要找到一種方法,讓客戶能夠提供半導體產業認同的預測資訊,以便做好低風險產能的準備。


半導體產業也將面臨以下的主要挑戰,例如,一輛汽車的製造週期時間是一天,電路板的製造週期卻是一個星期,而且資本支出非常大。晶圓製造設備的交貨週期基本上是九個月,封裝測試設備基本上是六個月,這是商業交易條件,因此必須找到一種方法來調整汽車產業的傳統商業模式,使其與材料需求規劃和滾動預測更加一致,具有一些靈活多變性,以便半導體產業提前做好產能規劃。



圖四 : 汽車產業市場的半導體挑戰與機運(source:st.com)
圖四 : 汽車產業市場的半導體挑戰與機運(source:st.com)

這就是半導體大廠與客戶一起做的事情。向客戶取得其2022年的明確市場預測資料,以便擬定資本支出計畫。當然,如果預測資料看好後市,就會增加不可取消訂單的數量。但是,如果預測可靠性為零,則沒有價值。因此,必須要求預測資訊具備一定可靠性和一定的彈性。


結語

在車用電子領域,軟體將會變得很重要,所以半導體大廠需要與客戶建立密切的合作關係。優化電動汽車的動力總成系統,需要一個嵌入式處理解決方案和各種類型的感測器。在智慧化方面,包括資訊娛樂、導航定位、網路連線和ADAS駕駛輔助在內的子系統,市場為許多新的市場參與者提供了新機會。在重要應用領域,每次出現的改變競爭格局的重大突破,都會為新企業創造機會,並提供市場一個更高效的平台。


半導體大廠提供車用半導體元件,必須與包括中國大陸、臺灣、日本、韓國、美國的汽車製造商、一級供應商合作,因此必須具備各種不同的彈性來與車企合作,除了合作能力、結盟能力之外,還必須具備處理所有地區差異化需求的能力。在不同地區,商業模式和技術合作模式有時可能會略有不同,這也是半導體大廠在致勝策略上的核心所在。具備IP技術能力,在全球擁有影響力,積極布局完整生態系統,針對市場開發核心產品,並促進全球汽車電動化成功轉型,才是一家半導體供應商成功的要件。


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