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29/01/2021

【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?

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  • 方展策

    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  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)

 

 

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