半导体产业在汽车业的机遇与挑战（二）

半导体产业要因应汽车产业趋势和现象所必要的变革，可从过去半导体产业的历史中取经。

车用半导体有一小部分需要用到高端制程，譬如L4、L5的自驾芯片，其中具备的机器学习功能，所用的制程自然与GPU类似，需要最先进的制程；其余大部分的芯片则以较成熟制程对付即可。

但这不表示这些芯片非属高科技产品－高科技产业需要持续的投入资金研发，不断创造新的经济价值。譬如功率元件（power device）虽然毋需精细制程，但是其元件的材料和结构仍然还在持续研发当中，以求提升耐压、高频、可靠性等性能。

现在高压功率元件使用的是宽频隙（Wide Band Gap；WBG）半导体如碳化矽（SiC）、氮化镓（GaN），但是超宽带隙（Ultra Wide Band Gap；UWBG）半导体如钻石（diamond）、氧化镓（Ga₂O₃）、氮化铝镓（AlGaN）、氮化铝（AlN）等新材料，与使用这些材料设计的高压功率元件研发已然上路，所以车用半导体零件的高科技特性仍然稳固，这一点对如何因应产业环境变化的策略制定是很重要的基础因素。

这2类汽车半导体对于汽车厂的需求与现象，也应该各自有策略性的回应。

对于需要先进制程的芯片，代工模式仍然有明显的优势：集世界各式逻辑芯片需求之力，取得研发的规模经济；相较之下，汽车厂的内部垂直整合半导体制造模式难以施行，因为存在利益冲突。即使客户大如华为、Tesla，从来也只想自行设计，而非自行制造高端芯片。所以对于先进制程芯片，半导体产业所欠缺的只是区域供应链—Tesla计划在台积电美国厂用先进制程生产高端自驾芯片，其中当然有源于疫情期间武汉汽车零件供应断链事件，以及半导体产能不足问题取得教训的考量。

是故，这类车用半导体所需要的改变只是生产设施接近客户，并且有分散来源及产能调配能力。这是目前半导体业乃至于电子业正在发生的事。

其他类的半导体汽车零件就比较麻烦，如功率元件、MCU、传感器、通讯元件等。这类半导体零件，有个行之已久的半导体策略，因应区域供应链以及汽车产业内垂直整合的趋势与现象：制订产品统一规格、建立公用的测试验证平台。

一旦产品有统一规格，产品的设计者与应用者无须另行繁复的沟通；而有公用的测试验证平台，产品也无须针对个别汽车厂，另外进行逐个内部冗长的验证程序。

半导体中最大的次产业DRAM就是受惠于此发展策略。所有公司生产的DRAM的所有规格是一样的，并且可以互换使用，所以DRAM也被戏称为「大宗商品」。DRAM公司之间用以差别化彼此产品者，只有产品的推出时间、价格与可靠性等几个因素。

因为有这统一规格的因素，市场形成完全竞争，产品价格大幅下降，在使用者端—在过去是电脑厂商，而后又加入手机厂商—倾向于大量使用以提高系统效能，此又进一步促成扩大DRAM市场，DRAM遂成半导体的最大次市场，相关制造业者也有能力累积足够资金，成为2000年以前整个半导体产业制程技术的推手，持续半导体为高科技产业的属性。此外，其主要的应用，如产业电脑和手机也得以快速发展，这是一个半导体产业与系统产业双赢的策略。

将此策略施用于汽车半导体零件，很可能也会有类似的效应。

事实上半导体的行业组织国际半导体产业协会（SEMI）正在先推动功率半导体的统一规格—因为电动车的量产会先行发生，期待此一措施可同时促进半导体产业及汽车产业的发展。

笔者看到半导体之于汽车产业的图像，乃以下景况：

半导体产业将分散制造厂址，满足区域供应的需求，这已经是现在进行式；但是仍会保持集中研发，以加大研发的规模经济，维持半导体产业的高科技属性，这是现在完成式也是未来式。

在产品面上，汽车厂会保有自驾芯片的设计。这是汽车厂的核心竞争能力，无可让予。其他的零件则会逐渐建立统一规格、公用测试验证平台，这会提供汽车厂多元的、便宜的零件供应来源，而半导体产业也同时受益于市场扩大、交易成本降低以及规模经济的形成。

至于汽车产业内垂直整合半导体制造的企图，这是过去已验证过的艰难道路，他们有我的祝福。