【車用晶片荒】美德日急向台積電求援！韓歐半導體廠為何有心無力？
#Smart Living #科技 #電動車 #智慧城巿 #車用晶片 #台積電 #Tesla全球汽車市場自2020年下半年起迅速復甦，各大車廠本應笑逐顏開，但卻遭逢車用晶片短缺，被迫減產甚或停產，一下子由天堂跌落地獄，苦不堪言。美、德、日三大汽車生產國先後請求台灣，提高半導體產量，以解燃眉之急。究竟車用晶片為甚麼缺貨呢？大車廠為何搶不到貨？為甚麼美、德、日只向台灣求援，卻不找歐洲或韓國半導體廠商幫手呢？
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全球汽車銷情V形反彈
通用汽車（General Motors）、美國汽車政策委員會早於2020年12月已聯絡台灣政府，請求擴大車用晶片產能，隨後日本亦有提出類似請求。近日，德國經濟部長阿特麥爾（Peter Altmaier）更致函台灣政府，要求為陷入困境的汽車產業增加晶片供應量，更希望向台積電（TSMC）傳達明確訊息。
到底全球汽車產業現正處於甚麼狀況呢？及至2020年12月，中國汽車銷量已連續第9個月攀升；在美國市場，通用汽車第四季銷量增加4.8％，豐田汽車（Toyota）也成長9.4％，福士汽車（Volkswagen）更大增10.8％；在日本，自2020年10月以來，汽車銷量每個月都在增長中。全球汽車銷情作V形反彈，車廠當然想增加供應，可惜卻事與願違。
在台灣政府及主要客戶請託下，台積電決定啟動「超級急件單（Super Hot Run）」，透過縮短晶片投片到產出的時程擠出產能，優先供貨給車用半導體廠。（圖片來源：台積電官網）
車廠砍單造成晶片短缺
2020年春季，新冠疫情爆發，車輛銷量急跌，於是各大車廠大幅減少車用晶片訂單，以免庫存太多。另一方面，疫情催生的宅經濟，帶動了智能手機與筆記簿型電腦的需求，所以車廠砍單而釋放出來的晶片產能，瞬隨即被手機與電腦廠商訂購一空。
2020年夏季以後，汽車需求迅速反彈，車廠連忙下單買晶片，惟卻為時已晚，所有半導體生產線早已被訂滿了，沒有空餘產能可製造車用晶片。現時一輛汽油車要用上100至200顆晶片，電動車更要使用２倍以上的晶片；只要少了一顆晶片，車輛已無法完成組裝出廠。如今最短缺的車用半導體包括：CMOS 感光元件（CIS）、電源管理 IC（PMIC）、以及微處理器（MCU）等系統晶片。
面對車用晶片缺貨，全球汽車產業正逐漸步向停擺。丹拿（Daimler）的德國最大廠房被迫減少員工上班時數；福士與奧迪（Audi）部分生產線暫停運作；快意佳士拿（FCA）的墨西哥與加拿大廠、福特（Ford）的美國和德國廠停產；本田汽車（Honda）的日本、北美與中國廠房被迫減產；日產汽車（Nissan）的日本廠、豐田的美國廠也要縮減產能。
無論是解鎖車門、開啟車窗、打方向燈、抑或啟動雨刷清潔，任何一個指令背後，都要依靠晶片運作。現時一輛汽車要正常運作，沒有晶片已經不成了。（圖片來源：台積電官網）
零件商嚴控庫存延誤下單
一直以來，車廠的傳統供應鏈跟台積電等晶圓代工廠沒有太直接的聯繫。如車廠要採購晶片，通常是透過汽車零件商如博世（Bosch）、大陸集團（Continental）等，向車用半導體廠如英飛凌（Infineon）、恩智浦（NXP）等下單，跟著這些廠會把部分生產外包給代工廠。
今次晶片荒暴顯出車廠過度依賴汽車零件商的老毛病。零件商因擔心庫存積壓而造成損失，傾向買少一點車用晶片。可是，晶圓代工廠接單後要調整生產線，起碼需時3至4個月，不可能在短時間內交貨。故此，當車廠發現汽車市場正在復甦，馬上向零件商採購晶片，然後零件商再下單給車用半導體廠；因半導體廠本身產能已爆滿，便找上代工廠委託生產，才驚覺代工廠沒有空餘產能，根本無法接單。
傳統汽車供應鏈受衝擊
專精於供應鏈管理的顧問公司Inverto預測，車用晶片短缺情況將會持續6至9個月。市場研究公司桑福德伯恩斯坦（Sanford C. Bernstein）預估，受到晶片缺貨的影響，2021年上半年全球汽車業將減產450萬輛。
經此一役，不少車廠已開始對零件商失去信心。有消息指，福士已繞過零件商，直接跟晶片製造商洽談，可能要用較高價格來訂購晶片；又考慮向博世與大陸集團等零件商索償，以彌補晶片短缺帶來的經濟損失。德國另一車廠寶馬（BMW）早已甩開零件商，直接向半導體廠下單。部分車廠更寧願自行遊說政府，出面與台灣進行協商。長此下去，汽車業的傳統供應鏈或會土崩瓦解。
英飛凌早已看好未來車用電子成長，2019年6月豪擲100億美元（約780億港元）收購美國塞普拉斯（Cypress），並已在奧地利蓋建12吋晶圓新廠房。（圖片來源：Infineon臉書專頁）
歐洲半導體產業大落後
這場晶片短缺危機亦突顯了歐洲半導體產業落後的問題。歐洲有三大半導體廠商，分別是德國英飛凌、荷蘭恩智浦、瑞士意法半導體（STMicroelectronics），惟歐洲半導體產值只佔全球市場10%而已。
車用晶片要在高溫高壓的環境下長時間操作，需擁有較長的使用壽命，對產品的可靠度與耐用性要求極高，兼且要長期穩定供貨，所以不會輕易地轉換生產線和供應鏈。因此，車用半導體廠大都自設廠房來生產晶片，以確保產品質素。
不過，隨著晶圓製造與研發的成本愈來愈高，近年車用半導體廠陸續擴大委外代工，因此台積電、三星（Samsung）等先後接下車用晶片代工。因汽車銷量激增而引發的晶片需求，英飛凌、恩智浦、意法半導體的產能完全跟不上；更不幸的是，代工廠的生產線已排得滿滿，再容不下新訂單，使歐洲車廠沒有足夠晶片可供造車。
根據中國前瞻產業研究院的資料，車用晶片市場龍頭為荷蘭恩智浦，佔去14%市場份額；德國英飛凌位居次席，擁有11%市佔率；第三位是日本瑞薩電子（Renesas Electronics），市佔率10%；第四位則是瑞士意法半導體，市佔率８%。圖中為恩智浦總部。（圖片來源：維基百科）
意法半導體已告知客戶，車用晶片價格將會調漲 10%至20%，而其他車用半導體廠亦開始跟客戶展開加價協商。全球車用晶片如此廣泛漲價，是2000年科網泡沫後首見。（圖片來源：STMicroelectronics臉書專頁）
歐盟斥千億扶植半導體業
其實，歐盟早就意識到本身半導體產能與技術不足的問題。為提升歐洲半導體產業的實力，歐盟18國於2020年12月7日簽署並發布《歐洲處理器和半導體科技計劃聯合聲明》，宣布未來2至3年投資1,450億歐元（約1.36兆港元）發展半導體產業，技術上朝著2奈米製程進發。
國際顧問諮詢機構麥肯錫（McKinsey）評估，歐洲至少要花上10年時間，始能製造出足以跟亞洲與美國半導體業者匹敵的晶片。然而，真實形勢或許更不樂觀。美國圖像晶片大廠輝達（NVIDIA）於2020年9月斥資400億美元（約3,120億港元）併購英國安謀（ARM）；同年11月，台灣環球晶以45億美元（約350億港元）收購德國世創電子（Siltronic）。如此一來，歐洲半導體業還未被歐盟強化起來，產業規模已在萎縮了。
韓國車用半導體業疲弱
繼台灣之後，韓國是全球另一半導體產業重鎮。為甚麼各國車廠與政府沒有向韓國救助呢？原來，韓國半導體業者雖然擅於生產記憶體晶片，獨佔全球60%市場份額，但是製作系統晶片的能力卻較弱，市佔率只有3%至4%。縱使韓國汽車工業發達，惟當地車廠卻高度依賴外國進口的車用晶片。
根據市調機構Omdia的資料，全球車用半導體市場中，三星是唯一具能見度的韓國廠商，但市佔率卻不足1%。究其原委，車用晶片需按照客戶要求度身訂製，必需車廠、晶片設計商、晶圓代工廠三者緊密合作方可成事。然而，晶片設計卻非韓國強項，當地缺乏出色的晶片設計業者，可勝任車廠與代工廠之間溝通橋樑，致使韓國車用晶片產業始終不成氣候。
現時車用半導體以12吋晶圓廠在28奈米、45奈米與65奈米的生產線最為緊缺，因此Bosch決定在德國加建第二座12吋新廠，預計於2021年內投產。（圖片來源：維基百科）
車用晶片成業界新戰線
為應對全球車用晶片荒，台灣經濟部長王美花相約台積電、力積電、世界先進、聯電四大半導體台廠高層會面，最終達成共識，嘗試從三大方向擠出產能：優化生產線效率、調高車用晶片交貨率（Supporting Rate）、與其他客戶協調產能。
在這波晶片缺貨浪潮中，電動車領頭羊特斯拉（Tesla）的動向備受關注。該公司早已於2020年第三季已委託台積電代工生產晶片，估計所受衝擊應比傳統車廠為少。有消息指，Tesla有意自行研發車用半導體，並已跟三星簽定5奈米製程合作協議，為其車用資訊娛樂系統提供晶片；近日三星正積極重組車用半導體部門，以強化車用晶片的技術能力。另一邊廂，台積電也跟恩智浦合作研製5奈米車用處理器。如此看來，車用半導體或許會成為台積電與三星之間的新戰線。
三星自2018年起跨入車用半導體市場，推出「Exynos Auto」與「ISOCELL Auto」兩款車用晶片，主要供貨給奧迪等外國車廠。（圖片來源：Samsung官網）