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。海納國際集團數據顯示，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。不少汽車業者因芯片短缺被迫持續減產，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，因應年底圣誕節需求；Q4-Q1以工業用與車用需求為主。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市場發現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、在線學習人數大增，市場對PC、手機等連網產品需求量大增，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，如調整配備規格，因此出貨壓力趨緩，比方過去可能缺少無接觸系統就無法出貨，現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，新供應鏈持續擴展，商機無限。市調機構MarkLines數據顯示，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與投產。

　　工研院電光系統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，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，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年才可能出現實質效益。

　　雖然有不確定因素干擾，臺積電及聯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。

　　聯電2月24日宣布在新加坡Fab12i廠區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。

　　聯電與智原今年初共同宣布強攻車用領域，聯電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（ADAS）等車用ASIC委托設計及量產訂單。

　　此外，3月底市場傳出聯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展動向。隨著5G、電動車發展日益快速，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，國內代工業者也積極投入研發，如臺積、聯電等業者，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、風力發電機渦輪等范圍。

　　研究機構指出，電動車、車用電子產業快速成長，推估臺灣2025年相關產值達新臺幣6000億元的規模，因此不少芯片設計廠鎖定車用市場積極布局。芯片產業在2021年銷售額達5530億美元，預計2022年仍有近10%的成長幅度。

　　工研院電光系統所副所長駱韋仲認為安全，汽車需求與產品持續推陳出新，隨著新一代電動車加速發展，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展。

　　不過，2022年國際半導體產業協會（SEMI）指出，大陸、美國及日本都增加半導體產業補助，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項數據同創歷史新高。

　　另一方面，晶圓代工大廠聯電在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」現象，有待觀察。

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