根據 Gartner 統計，2022年全球車用半導體市場營收將上看 614 億美元，相比 2021 年成長了 14.5%，且自 2021-2026 年的年複合成長率（CAGR）為 13%、高於總體半導體的 5.6%，可說是在眾多終端應用產品中擁有最高成長動能的一類。拆解其背後的成長動能，不外乎來自於 ADAS、車用 HPC 及 EV／HEV 等應用，工研院更直言車用電子依舊是今年 CES 展會上的焦點，並將隨著自駕車的發達迎來一波高速成長的發展。此一時彼一時，誰還能料想到在兩年前車用電子竟面臨到難關。
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猶記得 2020 年底開始，全球陷入了一股產能滿載、晶圓一片難求的完美風暴。那是新冠肺炎疫情在全球肆虐後，因遠距工作模式而起為半導體帶來前所未有的衝擊，從筆電到電視、從平板到手機，但凡能滿足居家辦公或家庭娛樂的各種裝置，都成了終端市場炙手可熱的商品，需求量暴增，然而此刻卻有一種商品陷入了苦思：那便是車用電子。
疫情下的意料之外：車用晶片缺貨的故事起點
居家辦公的新常態生活，讓民眾減少外出移動，對於購車需求暫緩，面對眼前疫情的不明朗，車廠紛紛於此時向晶圓代工業者砍單。要知道，晶圓代工產能多半是在前一個年度就已向客戶談妥，任意的刪改不只會讓晶圓代工業者措手不及、也會破壞彼此的信任，更別說當全球都在整搶產能的時刻，這空出來的機會馬上就被其他客戶給搶走，想要重新獲得產能恐比過去難上許多。
但千算萬算，就是沒料到市場對汽車需求回升的速度、電動車時代大幅提升的半導體含量，讓重新想回到產線上的車用半導體業者遙遙無期，面對車用晶片缺貨、連帶影響整個汽車供應鏈的生產與出貨，讓德國經濟部長阿特麥爾（Peter Altmaier）都來信向台灣政府求援，車用晶片缺貨的事件瞬間拉高成國安問題。這背後不止隱含著車用半導體含量的提升、尋求先進製程的支援與晶圓代工產能，更有著錯綜複雜的生產問題，而這正是車規驗證。
從車規驗證，解釋車用晶片缺貨的根本問題
在解釋車規驗證前，必須先對於車用電子有些基本認識。
相比於我們常見的手機、筆電等電子產品，其晶片講求「效能」，但論及車用電子的任何技術之前，都必須先符合「安全」的基本條件。這是由於汽車乃承載乘客的交通工具，任何車用電子都要能通過相當嚴謹的安全測試、確保這些晶片能在各種複雜的情況下運作，保障駕駛與乘客的行車安全，而把關的正是「國際汽車電子協會（AEC）車規驗證」。
車規驗證內容其實相當複雜。AEC-Q 系列車用電子產品驗證就包括了 IC 晶片（AEC-Q100）、被動元件（AEC-Q200）、離散元件（AEC-Q101）等，驗證內容含括了確保產品能承受各種環境溫度的考驗、震動或衝擊等嚴苛環境挑戰，預防產品未來可能發生的各種潛在故障情形發生，由於車用電子不同於一般消費性電子產品僅 1～3 年的壽命，通常車用電子都被設定需使用至少 5～10 年的時間，也因此對產品的安全認證嚴謹程度更是不在話下，時間至少都需耗時 1～3 年不等。
不只是車用電子需要經過認證，就連生產線也必須同步，這麼一來也說明了為何當時車用電子面臨缺貨之際、晶圓代工業者也愛莫能助，因為每個車用電子的晶片都有相對應接受過認證的產線才得以生產，並不像過去熟知的消費性電子產品晶片，只要技術與設備能滿足、同顆晶片可以在不同代工業者製作。
因此，在產能滿載又不易尋求「救星」情況下，晶圓代工業者只能透過「超級單（Super Hot Run）」、「去瓶頸化」及「製程優化」等不同方式，加速產線生產、共同解決車用電子缺貨的危機。那麼這波車用晶片缺貨潮，究竟缺的是什麼？
從新興應用場景，看車用晶片為什麼缺
想像一台車在未來將帶給消費者的不再只是安全上路，還包括可能逐步解放駕駛雙手的先進駕駛輔助系統（ADAS）、各種車上娛樂設備豐富行車樂趣等，而這些應用場景都將更仰賴大量晶片的需求。因此，從Gartner的研調資料顯示，至2026年車用半導體年複合成長率將高達16.5%，而車內包含的電子零件產值預期更將會在2030年增加50%。
或許常會聽到MCU（微控制器）甚至是DCU（域控制器）等元件，其實這些都是這回車用電子缺貨的產品之一，但把視角再拉高些、會發現造成車用電子缺貨的是那些被創造出來的全新場景，主要包括ADAS、電動車及電子控制單元（ECU）。
一、先進駕駛輔助系統ADAS (Advanced Driver Assistance Systems)
無論是燃油車或是電動車，現行車款導入ADAS系統已是顯學，但要能成就一台車具備足夠的智慧判斷並執行，我們就必須賦予它如眼睛般的CMOS影像感測器（CIS）、雷達或光達，達成自動停車、自動變換車道等，或是如大腦般的AI運算晶片、能有效並快速分析資訊，而有部分應用都必須仰賴半導體的先進製程技術支援，如7奈米、5奈米等。然過去不少車用半導體廠早已停止技術研發，因此在這波車用晶片缺貨潮的影響下，更凸顯了台灣半導體產業技術的護城河。
二、電動車加速普及
在迎來電動車時代下，不只是電力控制需求提升、帶動電源管理晶片（PMIC）數量，更因電動車高壓特性、強化內部零組件對功率半導體的依賴，特別是對於追求續航力的電動車來說，未來將配置更多含有功率半導體的動力電池模組，同時也將驅動PMIC的應用。隨著2050年淨零碳排目標的確立，先進國家也紛紛訂定汽柴油新車的規範，無形中加速了電動車的普及速度，矽含量的提升也讓半導體產業的產能更加吃重。
三、電子控制單元 ECU
汽車中舉凡螢幕顯示、雨刷甚至是天窗，其實都內含電子控制單元（ECU），特別是當一台汽車內部的設計越趨複雜時，根據統計、現在一台汽車已有上百個ECU在其中進行運作，不單是 ECU，其內部組成零件也包含了 MCU、電源元件以及車內通訊電路等，每個晶片都必須各司其職、才能讓汽車內部對指令的溝通與傳輸更加順暢。雖目前 ECU、MCU 在製程技術上仍以成熟製程、8吋廠為優先，但傳統車用半導體業者可能會因為成本考量、而將部分訂單委外製造，這也是為什麼 ECU、MCU 會出現在車用電子缺貨的名單上。
發揮台灣半導體聚落優勢，產業攜手切入國際車用供應鏈
而這場車用晶片缺貨潮中，除了發揮晶圓代工產能價值外，我們還有什麼可以切入的機會？
根據 Gartner 報告，全球前五大車用半導體大廠如英飛凌、恩智浦、瑞薩等貢獻了全球近一半的產值，若以 IDM（垂直整合製造）方式生產車用半導體的公司來看，更是掌握了全球逾 8 成的市占率，顯然對以縝密分工半導體產業的台灣來說，不論是 IC 設計或晶圓代工，在這個市場上都沒有嚐到甜頭。
主要是因為，車用半導體與汽車生產鏈有著緊密的地緣裙帶關係。以 2015 年被恩智浦併購的飛思卡爾（Freescale）為例，這是家自 2004 年由 Motorola 半導體部門獨立出來的公司。過去，Motorola 與福特、通用等重要的車廠都是具有長久上下游供應鏈的關係，因此飛思卡爾在享有時間與地利之便的情況下，早已佈局相對完整的車用 IC 產品線，在追求安全性能為前提的車用市場來看，更讓這些 IDM 車用半導體業者掌握商機。
雖然台灣過去未能在這樣緊密的地緣裙帶關係中取得優勢，但隨著車用電子在先進製程及功率半導體中對材料有著比過往更不同的需求，國內半導體業者將能跟基於過去打下的堅實基礎，與縝密分工的半導體上中下游產業鏈，迅速整合、滿足眼前車用半導體業者面對電動車、ADAS 各種新興應用場景的挑戰。
正因為要記起這次全球車用晶片缺貨的經驗，SEMI 國際半導體產業協會也發揮產業平台的角色，攜手台灣車用半導體晶片業者及上下游供應廠商，打造《SEMI Auto IC Master 車用晶片指南》，廣邀台灣車用半導體晶片業者及上下游供應廠商，提供指引給車廠及代工廠商參考，希望藉由更有效且緊密的合作關係，積極連結汽車產業鏈、布局全球車用晶片市場，並讓台灣堅實的半導體產業鏈，持續以技術與效率成為全球產業進步背後的重要推手。
SEMI AUTO IC Master車用晶片指南
SEMI AUTO IC Master車用晶片指南為一涵蓋所有無晶圓廠、及IC設計公司的產品訊息網站，同時印製提供實體書。可提供有關汽車晶片功能、可靠性和安全性的數據驅動見解，並用以加強與IC 產業、 OEM/Tier 1 之間合作關係之交流平台。更多資訊請瀏覽以下網頁：
- 造訪官方介紹網頁：https://www.semi.org/zh/autoicmaster
- 體驗產品資訊平台 ：https://autoicmaster.semi.org
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