圖一、 (source: https://www.gq.com.tw/blog/riverhong/detail-3724.html)
用現有的技術已經全部做得到,靠得就是各種半導體IC 元件。 IC 如同人的肌肉、神經、智慧,裝置在車上,將一台車變成了充滿智慧,可以使人們生活更好的活物。講到車的智慧等級,一共分五級,如下圖所示。等級越高,需要的電子元件數目越多,對應的元件品質及技術要求也越高。
圖二、potential evolution of autonomous car sales by level of automation (from Yole,source: https://www.i-micronews.com/ces-2017-a-new-world-order-for-autonomous-driving-4/?cn-reloaded=1)
此外,瑞銀分析師布維尼斯(Francois-Xavier Bouvignies)估計,傳統引擎汽車每台動力系統內建的半導體價值約80美元,但電動車動力系統內建的半導體價值高達550美元。2021 年10月在26日在台灣玉山科技協會論壇中,總統府資政林信義則說,台灣國產成車去年年產值1900億元、出口零件一年有2,000億元、汽車電子產值已經到2,600億,估計到2025年將達到6,000億元,因此電動車將成為「下一個兆元產業」。同個場合中,聯電榮譽副董事長宣明智先生也說,未來電動車市場銷售值可達晶圓代工產業的20倍、也將是個人電腦(年產值3千億美元)加上智慧型手機產業(年產值6千億美元)總和的2倍,達到1.98兆美元。
重點就是說,接下來幾年,若沒有其他殺手級產品的面世,唯一能推動半導體業成長茁壯的,唯有車用晶片。
下一步,讓我們先來看看,一台車子到底哪些部分需要電子系統。下圖(圖三) 說明一台車子有哪些系統會用到電子系統,用人的身體來比喻,不外乎駕駛系統(手腳)、安全系統(鎧甲及防滑)、影音娛樂系統(六感)、環境舒適系統(身體皮膚)、網路通訊及中控系統(大腦)。
圖三、source: http://newjust.masterlink.com.tw/HotProduct/HTML/Basic.xdjhtm?A=PA278-1.HTML
各種系統都需要安裝車用晶片。為了方便大家聚焦理解,我們將各種電子系統再簡化為電子晶片種類,並將其分為三大類,請參考圖四。
一、邏輯類比IC: 大都是用摻了硼的矽晶圓,八吋為主; 邏輯IC用在中央處理器、MCU、記憶體; 類比晶片來說,2021年應用占比達26%,可以應用在車身電子(Body Electronics)與車用資訊娛樂(Infotainment)兩大系統。
二、感測器: 晶圓種類繁多,可以是普通矽晶圓(Si wafer)、矽電晶體結構在絕緣體(SOI)之上、甚至各種非矽材質的材料(如陶瓷、金屬、三五族等等)。一般用在聲控、胎壓感應(延伸閱讀:2021 Top 5臺灣輪胎廠簡介)、雨滴感應、距離感應、溫度感應等等。
當自動駕駛車輛的自動化等級愈高,所需要的感測元件將會愈多,如L2等級自動駕駛,基本需求4個以上的感測元件,若達到最高第5等級自動駕駛,將需要高達19個以上的感測元件。
三、功率晶片: 是電子裝置的電能轉換與電路控制的核心;主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等,並同時可具有節能的功效。晶片製作的原料,一般用普通矽晶圓。若需要耐高壓一點的系統,譬如充電用的元件,則可能用第三代半導體,如SiC wafer。
- 電動車的功率積體電路占車用半導體超過50%以上,常用於電壓轉換,譬如將家用110或220伏特的電壓充入電池,或由電池抽出電壓提供電動馬達與車上電子產品使用;
- 燃油車的功率積體電路占車用半導體低於20%,主要只是發電機與鉛酸電池抽出電壓提供車上電子產品使用而已。
既然車用晶片的數量、品質是車輛自動化高低的靈魂,那誰是供應商? 誰手握著這產業的命脈?
下一集,我們來聊聊上游的IC設計公司、代工廠、整合元件製造廠,區分參與這塊智慧車市場的IC 大咖玩家群,請拭目以待。
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