車用半導體 新黃金盛世
當汽車走向電動化、自動化與智慧化，將大幅提升對於車用半導體與車用電子需求，並隨着5G正式商轉，促使車聯網應用更加寬廣。(圖/shutterstock)
當汽車走向電動化、自動化與智慧化，將大幅提升對於車用半導體與車用電子需求，並隨着5G正式商轉，促使車聯網應用更加寬廣。除了國際車用半導體大廠之外，臺積電、世界、聯發科、瑞昱、同欣電、欣銓等晶圓代工、IC設計與封測等廠商也紛紛跨入車用領域，搶食龐大商機。
發展至今超過一三○年的汽車工業，將面臨到巨大的變化與挑戰，從內燃機引擎轉變成爲純電動，恐讓不少生產水箱、變速箱、油箱、引擎汽缸等業者感到恐慌。尤其，電動車龍頭特斯拉的創新力也讓傳統車廠備感壓力；再者，近來蘋果電腦也宣佈要推出Apple Car，這些非傳統車廠紛紛投入，將顛覆你我過去的舊思維。不論是特斯拉或是Apple Car，動力驅動必然走向電動化。此外，自動駕駛、車聯網等功能都是未來汽車之標配。根據TrendForce旗下拓墣產業研究院表示，車載資通訊、ADAS、自駕車與電動車成爲汽車產業的發展趨勢，將驅動車用半導體成長的重要關鍵，預估二○二一年全球車用半導體晶片產值將上看二一○億美元，年成長十二．五％。
車用半導體大致可分爲微控制器（MCU）、特定應用標準產品（ASSP）／特定應用積體電路（ASIC）、類比（Analog）與功率電晶體（Transistor）、感測器（Sensor）等。各產品類別在車電次系統的使用比重，ASSP/ASIC較偏重在車載資通訊與娛樂；MCU則是較偏重動力傳動、底盤控制與安全；類比與功率電晶體在各次系統使用比較平均；至於感測器則是偏重在動力傳動及安全。由於汽車應用講求的是品質與安全，半導體產品在設計、製造、封裝測試等各個環節都須符合車用規格及獲得車廠認證，因此，大多數的車用半導體供應商爲能夠自行掌控設計、製造與封測的整合元件製造商（IDM）。
英飛凌、輝達專注功率與自駕晶片
目前全球前十大車用半導體廠商，分別爲Infineon、NXP、Renesas、TI、STMicro、Bosch、ON Semi、Toshiba、ROHM與Micron，合計佔比達六八％。然而，各家業者在車用半導體擅長領域各有不同，以龍頭Infineon來說，主要強項在於功率半導體，在功率半導體領域連續十六年居業界龍頭。其中，IGBT元件與模組在全球市佔率均達三成以上，遙遙領先對手；幾乎全球前十大熱賣電動車中，有八款是採用英飛凌的IGBT。另，在車用影像感測晶片的ON Semi可說是稱霸一方，在車用CMOS市佔率高達四成，受惠於ADAS與自駕車趨勢，每臺車的影像感測器數量與畫素規格將持續攀高。
此外，GPU繪圖晶片大廠輝達（Nvidia）近年來在汽車佈局上也相當積極，日前與德國賓士汽車合作，未來的賓士車所採用的自動駕駛功能，將由Nvidia 的下一代DRIVE平臺提供支援；名爲Nvidia Orin的電腦系統單晶片（SoC）搭載近期發表的Nvidia Ampere超級運算架構。Nvidia Drive平臺包含用於自動駕駛AI應用程式的完整系統軟體堆疊。
隨汽車加入越來越多電子設備，從引擎、車身及車內等都必須加入大量感測器、運算元件，需要複雜運算的運算元件幾乎都需要外掛NOR Flash。不同於一般消費性記憶體的使用期限約達三年，車用記憶體的使用期限要求達五～十年之久，除了要求通過AEC-Q100或TS-16949等認證，並且要符合攝氏零下四○～八五度C的寬溫規格，還有具有防震及抗摔等特性。目前車用電子中控系統主要採用QNX或Linux作業系統，所搭載的車用記憶體規格是一二八～二五六Mb NOR Flash加上外接式儲存裝置。至於行車紀錄、影音娛樂、汽車導航、環景影像、車道偏移警示、自動煞車等ADAS系統，每一個系統普偏採用五一二Mb NOR Flash或SLC NAND Flash，並搭配一～二GB DDR3。因此，隨着ADAS系統滲透率快速攀升，每輛車對車用記憶體的容量需求強勁成長，當前全球車用NOR Flash廠商，主要以英飛凌旗下的Cypress與記憶體大廠Micron居領先地位。
近來盛傳蘋果發展電動車（Apple car）可能找上正在打造MIH電動車開放平臺的鴻海合作，而所謂的平臺應該指的是DSRC/C-V2X，即自駕車的車聯網系統，即車對車的溝通，美國政府將在未來幾年推動法規，強制所有在市場上販售的車輛都必須安裝汽車對汽車（V2V）的通訊系統（DSRC），這也是鴻海大量佈局在運算、人工智慧、量子加密的原因。
目前車聯網（Vehicle to Everything; V2X）主流通訊技術包括專用短程通訊（Dedicated Short Range Communication; DSRC）與蜂巢式車聯網（Cellular-Vehicle to Everything; C-V2X）技術，因DSRC的標準與規格較早完成，吸引歐美相關業者早期投入，而C-V2X在發展時點上雖較晚，但其發展背景與目前環境相對更爲成熟，且其在技術演進、效能與多場景應用上更具發展優勢，目前美國與歐盟DSRC、C-V2X皆發展，中國則擇定C-V2X。
除了車聯網之外，車內網路也隨着各大車廠導入各式各樣的ADAS，負責各ADAS系統之間、ADAS系統與主控處理器之間資料運算及資訊傳輸的車用乙太網路（Automotive Ethernet）需求大爆發。由於過去舊型車用網路能傳遞的頻寬並不大，但車子裡要連結的東西愈來愈多，要求更加即時，就必須採用車用乙太網路。國內網通與影音IC設計大廠瑞昱早在二○一一年加入主導全球汽車產業乙太網路技術的OPEN Alliance，併成爲該聯盟十六家技術推廣者（Promoter）之一。
瑞昱除了能與BMW、豐田、戴姆勒等國際車廠一同討論及制定技術發展方向，也能與瑞薩、NXP、博通等同業共同分食車用網路市場龐大商機。目前瑞昱與美國OEM車廠有多年的合作關係，併成功打進電動車龍頭特斯拉供應鏈。乙太網路將成爲汽車資料傳輸的基礎，提供通用的通訊協定堆疊，減少閘道需求以及硬體成本和相關軟體開銷；其擴展性將能滿足更高速和超低延遲功能的需求，因此，瑞昱將受惠此一趨勢，中長期營運備受市場期待。
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