新冠疫情引爆「芯片荒」，連帶影響車用芯片「斷炊」,，交付周期一延再延,。海納國際集團數(shù)據(jù)顯示,，全球芯片下單到送交時間已達26.2周，突顯短缺問題,，其中又以汽車芯片最為嚴重,，如2月份MCU等待交期達35.7周,。不少汽車業(yè)者因芯片短缺被迫持續(xù)減產，如日本豐田（Toyota）宣布下修Q2全球產量逾10%,，Q2合計全球產量約240萬臺,，與之前預估的280萬臺相比，減少40萬臺,。
雖然2020年開始,，英飛凌、恩智浦,、意法半導體,、德州儀器與瑞薩電子等IDM大廠擴大車用電子32位微控制器（MCU）與電源管理IC產能，仍無法滿足汽車大廠需求,。另一方面,，臺積電、聯(lián)電,、力積電等車用芯片供應鏈自2021年起積極擴廠,，由于設備建置與認證需要至少約一年的時間，產能最快2023年開出,。因此,，2022年車用芯片雖然不若2021年吃緊，供需恢復正常最快也要等到2023年,。
2021年車用芯片斷炊為哪樁,？
車用芯片2021年爆出缺貨潮，主要可歸納4個原因：供貨商囤貨,、誤判需求量,、芯片需求量大，以及疫情影響,。市場觀察,，芯片出貨量足夠，主要是市場端囤貨,，尤其中國大陸供應鏈囤貨明顯,，導致供需失衡，在市場質疑「臺積電不出貨」的情況下,，臺積電董座劉德音曾點出「供應鏈囤芯片」現(xiàn)象,。中國大陸官方雖然嚴打芯片囤貨，但2021年Q3芯片缺貨仍相當嚴重,，以至于汽車供應鏈需要透過各種管道調貨,，也導致芯片市場價格混亂，甚至高達30倍價差,。
2020年車用芯片需求量誤判可能也是芯片供需失衡的原因之一,。工研院產科國際所研究經理江柏風指出,，國內半導體生產類別每季都有不同的配重，Q2-Q3以3C產品為主,，因應年底圣誕節(jié)需求,；Q4-Q1以工業(yè)用與車用需求為主。2020年Q4國內半導體車用芯片需求量是減少的,，所生產量減少,，而通訊、計算機芯片需求大,，因此產能轉而挹注于此,。當2021年Q1市場發(fā)現(xiàn)車用芯片需求并未如預期般減少時，已經無法回頭開新產能,，因此出現(xiàn)2021年車用芯片嚴重不足的情況,。
此外，近兩年新冠疫情造成居家工作,、在線學習人數(shù)大增，市場對PC,、手機等連網(wǎng)產品需求量大增,，車用芯片在供應鏈的排序上遠落后于手機、筆電等產品,，產能排擠下,，車用芯片持續(xù)短缺。
解決斷片危機：調整管理模式+積極擴廠
工研院電光系統(tǒng)所副所長駱韋仲指出,，若與2021年供需失衡相比,，車用芯片供應鏈已經找到新的管理模式，如調整配備規(guī)格,，因此出貨壓力趨緩,，比方過去可能缺少無接觸系統(tǒng)就無法出貨，現(xiàn)在雖然配備較為基本,，但調整后仍可在半年內出貨,，等待期縮短，但如果希望取得全配車款仍要等待一年,。
這段期間,，許多車廠改變存貨方式以減少庫存，維持備用存貨,，以免供應鏈斷炊,。調研機構Gartner指出，由于半導體短缺及供應鏈瓶頸,，加上電氣化與自駕車等趨勢推波助瀾,，2025年前十大汽車制造商可能高達50%將開始設計自己的汽車芯片,，如此才能完全控制產品路線及供應鏈穩(wěn)定度。
由于全球指標車廠力求2035年達到100%零碳排,，新供應鏈持續(xù)擴展,，商機無限。市調機構MarkLines數(shù)據(jù)顯示,，電動車將占所有公路運輸活動的80%以上,；MarketWatch則預估，2027年全球影像顯示芯片市場規(guī)模約達57億美元,，車用電子產值可望爆炸性成長,。
另一方面，L2自駕車系統(tǒng)逐漸成為市場標配車款,，代表一臺車需要約120-150 顆芯片才能達到運作效能,，更先進的L4自駕車系統(tǒng)至少需要200顆以上的芯片才能達到運作效能，這樣的芯片需求量與成長趨勢更激勵生產端加速研發(fā)與投產,。
工研院電光系統(tǒng)所副所長駱韋仲認為,，L2成為基本車款，代表未來芯片需求量大,，汽車電子化或電氣化需要很多傳感器,，搭配感測融合技術與邊緣運算，需要更多MCU,，芯片需求更高,，加上AI功能等新一代車款的各種新需求，目前的狀況是,，新技術新需求不斷,，但問題卡在芯片不足。
車用芯片供應鏈概況
力積電董事長黃崇仁2021年底指出,，電動車是全球邁向節(jié)能減碳及凈零排放的主要工具,，推升車用電子芯片需求，對車用芯片是大利多,，但是如果將減碳,、電源管理、AI,、5G,、自動化、自動駕駛（L4）,、電動車等需求納入考慮,，車用芯片仍供不應求，未來首先要面對的就是電源管理芯片的大缺貨，但是臺積,、聯(lián)電,、世界先進、力積電等晶圓廠能否在2023年開出產能,，仍有待觀察,。
工研院產科國際所研究經理江柏風進一步指出，不是市場有需求,，生產端就一定有擴產動作,，土地好找，廠房好擴,，但擴廠需要設備到位,，生產端也要確定未來訂單無虞才可能投資擴廠作業(yè)，目前5大IDM廠多半有增加生產線或擴廠的動作,，但不是全都用在生產車用芯片,，市場存在很多不確定因素，最終需求量也無法確定,。
對聯(lián)電,、臺積電等芯片廠來說，比較大的困難是,，汽車芯片最少要1年甚至2年的驗證時間,，與手機芯片相比，至少是3-4倍的時間差,，二者的產量相差約10倍之多，投產3C或車用芯片的回收與產值短時間內即可實現(xiàn),，但車用芯片則否,，即便這些重量級供應鏈積極擴廠，最快也要2023年才可能出現(xiàn)實質效益,。
雖然有不確定因素干擾,，臺積電及聯(lián)電等供應鏈仍積極蓋廠擴產。臺積電自2020年上半年起即動態(tài)調整晶圓產能,，2021年車用半導體重要組件微控制器（MCU）代工產量提升近60%,。臺積電總裁魏哲家表示，高性能計算機,、車用需求超乎預期,，2021年1-6月臺積電重新調配產線，擴大車用芯片產量,，較2020年同期增加30%,。
臺積電今年持續(xù)擴建先進制程與成熟制程，包含國內的臺南Fab 18廠3奈米、高雄7奈米,、竹科Fab 20廠2奈米等產線,，以及美國亞利桑那州5奈米、日本熊本22/28奈米,、大陸南京28奈米等海外產線,。
聯(lián)電2月24日宣布在新加坡Fab12i廠區(qū)擴建一座全新先進晶圓廠計劃，主要生產制程為22及28奈米,，預計2024年底開始量產,。新廠生產特殊制程技術，如嵌入式非揮發(fā)性內存,、嵌入式高壓解決方案,、RFSOI及混合信號CMOS等，鎖定智能型手機,、智能家庭設備和電動車等應用,。
聯(lián)電與智原今年初共同宣布強攻車用領域，聯(lián)電55奈米嵌入式閃存（eFlash）制程的內存產生器已取得ISO 26262車用安全最高等級（ASIL-D Ready）認證,，未來可望取得電動車,、自駕車、先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等車用ASIC委托設計及量產訂單,。
此外,，3月底市場傳出聯(lián)電可能赴美國底特律興建12吋晶圓廠，以22/28奈米成熟制程為主,，專攻車用芯片,。不論消息是否屬實，聯(lián)電布局車用芯片已久,，車用制程涵蓋0.5微米到22奈米,，可應用領域包含ADAS、智能座艙,、車身控制及信息娛樂,。
力積電擁有2座鋁制程8吋廠及3座12吋廠，12吋月產能約10萬片,、8吋約9萬片,，產品包含內存、客制化邏輯與分離式組件,，產能利用率100%,。力積電苗栗銅鑼新廠預計2022年完成，下半年可望開始裝機,，2023上半年試產,，2024年量產,。
IC設計廠義隆也積極布局車用芯片市場，以車用顯示驅動設計,、Mini LED顯示模塊等產品線切入供應鏈,。此外，臺灣擁有完整的封測供應鏈可支持車用芯片,，如日月光,、超豐、京元電,、同欣電,、精材等，有助提供相對應的服務,。
車用芯片發(fā)展新趨勢
汽車及電動車不可或缺的車用芯片包含CMOS影像感測組件,、電源管理芯片IC/PMIC、微處理器（MCU）,、射頻組件,、微機電（MEMS）、功率分離式組件等,，車用芯片以8吋廠為主,，部分使用到12吋廠成熟制程，車用半導體短缺最嚴重的是12吋廠在28,、45與65奈米制程產線,，缺貨壓力最大的是電源管理IC/PMIC、微處理器/MCU及CMOS傳感器/CIS,。
在主要供應鏈擴廠,、增加生產線等積極作為下，2023年可望解除芯片斷炊危機,，新世代電動車及相關新技術也可望向前邁進,。工研院產科國際所研究經理江柏風認為，可留意未來化合物半導體在新一代電動車電力供應方面的發(fā)展動向,。隨著5G、電動車發(fā)展日益快速,，高能效,、低能耗的第三代版導體碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）成為市場關注焦點，目前仍由科銳（Cree）,、意法半導體（ST）,、英飛凌（Infineon）及羅姆（ROHM）等IDM廠主導。第三代半導體以6吋為主,，國內代工業(yè)者也積極投入研發(fā),，如臺積、聯(lián)電等業(yè)者，鴻海斥資新臺幣25.2億元取得旺宏6吋晶圓廠,，目的也在生產第三代半導體碳化硅（SiC）功率組件,。
產業(yè)界也開始注意氧化鎵（Ga2O3）和鉆石等新一代材料。Ga2O3基板制作比SiC與GaN更容易,，可能承受更高電壓,，未來可望應用在超高功率組件領域，如電動車,、電力系統(tǒng),、風力發(fā)電機渦輪等范圍。
研究機構指出,，電動車,、車用電子產業(yè)快速成長，推估臺灣2025年相關產值達新臺幣6000億元的規(guī)模,，因此不少芯片設計廠鎖定車用市場積極布局,。芯片產業(yè)在2021年銷售額達5530億美元，預計2022年仍有近10%的成長幅度,。
工研院電光系統(tǒng)所副所長駱韋仲認為安全,，汽車需求與產品持續(xù)推陳出新，隨著新一代電動車加速發(fā)展,，帶動如智慧駕駛艙,、面板、導引模式等智能化新體驗,，結合AI的先進運算芯片將逐步走向主流制程,。未來汽車具有智能移動與聯(lián)機功能，汽車內建AI為必然趨勢,，差別在于運算力高低,，不同微處理有不同智慧需求與聯(lián)機需求，相對應的芯片也會越來越重要,。
由于綠能與零碳排等全球趨勢不變,，未來的電動車勢必具有能源管理及儲能功能，這些都與芯片控制有關,，除了運算,、聯(lián)機、儲能,、能源管理等智慧化需求,，未來電動車更像是一部智慧手機，不只硬件需要不同芯片,，服務及娛樂等周邊軟件也需要對應的芯片鏈接,，這些都會帶動新需求,，同時帶動未來車用芯片的發(fā)展。
不過,，2022年國際半導體產業(yè)協(xié)會（SEMI）指出,，大陸、美國及日本都增加半導體產業(yè)補助,，預估2022年底前,，全球將新增29座晶圓廠，設備投資金額將達1000億美元,，2項數(shù)據(jù)同創(chuàng)歷史新高,。
另一方面，晶圓代工大廠聯(lián)電在2022年初的法說會上首次表達,，2023年可能供給過剩,，在2021-2022年全球晶圓廠擴廠及產能提升下，有沒有可能產生「一窩蜂」現(xiàn)象,，有待觀察,。
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