车用半导体芯片大缺货，主要是因为2020年疫情让汽车企业担心市场发展，因此在当下砍单，造成如今“要不到货”。事实上，车用半导体市场的大量需求来自“电动汽车”和“自动驾驶”，商机大爆炸还在后头。
研究机构IHS Markit指出，2020年全球车用半导体营收为380亿美元，受疫情影响订单与生产状况，比起前一年少了20%，但预估市场将持续增长，2026年营收有望达676亿美元，年复合增长率为7%（2019-2026）。
当未来车辆动力从燃油转成电池，且车上搭载自动驾驶汽车系统，这两大现象能带来哪些车用半导体变革？
需求一：电力驱动取代燃油，带动“功率半导体”起飞
先来看电动汽车发展。荷兰、挪威要在2025年达标；英国、瑞典宣布2030年禁售汽、柴油新车，就连美国加州也宣布签署行政命令，将自2035年禁售燃油新车。
有了政策帮忙，即便2020年全球电动汽车销量约在240万辆左右，但勤业众信2020年9月发布的《2030电动汽车趋势预期报告》中预测，全球电动汽车届时会突破3,000万辆，远比当前多出10倍。
根据勤业众信在《2030电动汽车趋势预期报告》中的预测，全球电动汽车届时会突破3000万辆，相比2020所预估的240万辆多出10倍。
当电动汽车起飞，最被看好带动的车用半导体类型就是“功率半导体”。
功率半导体是电子设备中转换电能、控制电路的核心，常被昵称为功率变流设备里的“CPU”，主要用于改变电压和频率等功能。由于电动汽车追求“续航力”，车内需有多个动力电池模块，而这些模块需使用大量含有功率半导体的电力设备，因此比起一般燃油车的用量高出许多。
特斯拉与BMW i3使用的功率半导体IGBT（绝缘栅双极晶体管；Insulated Gate Bipolar Transistor），每台车约120～150个，是过去车用的7～10倍。
拓扑产业研究院举例，像是特斯拉（Tesla）与BMW i3使用的一种功率半导体（功率离散组件）──IGBT（绝缘栅双极晶体管；Insulated Gate Bipolar Transistor），每台车约120～150个，是过去车用的7～10倍之多。
需求二：自动驾驶普及，“传感组件”数量大增
另一方面，自动驾驶系统的逐年普及，进一步推升了车用半导体需求。IDC《全球自动驾驶汽车预测报告（2020-2024）》指出，2020-2024年L1-L5等级自动驾驶汽车的年复合增长率将达到18.3%，其中L1在2024年的全球出货量达3,495万辆、L2的出货量则将达到1,843万辆。
L1至L2级的自动驾驶程度，虽然是现行部分燃油车也有配备的ADAS（先进驾驶辅助系统），不过因为要做到自动停车、自动变化车道等功能，使得CMOS图片传感器（CIS）需求大增。
如工研院（IEK）曾在报告中点出，当自动驾驶车辆的自动化等级愈高，所需要的传感组件将会愈多，如L2等级自动驾驶，基本需求4个以上的传感组件，若达到最高第5等级自动驾驶（在任何条件下，车辆都能达到完全自驾的程度），将需要高达19个以上的传感组件。
车用半导体组件成本将增长3倍
整体来看，当电池模块的数量倍增时，使用的功率半导体数量将比过去增加3～5倍；搭配的自动驾驶等级若是从目前的L2提升至L4，将使用更多的MCU（单片机）、PMIC（电源管理IC）、内存，其半导体组件成本将增长3倍。
芯片代工厂世界先进董事长方略日前公开表示，过去每辆汽车的半导体组件金额约为523美元，但在电动汽车、自驾系统等应用驱动下，预估今年每辆车的半导体组件金额将达到607美元，这其中包括了电源管理、图片传感、车窗或座椅等控制芯片等，而且多数是8英寸芯片产能支持。
方略曾在公开场合表示，在电动汽车、自驾系统等应用的驱动下，预估今年每部车的半导体组件金额将达到607美元，配合今年整体车厂的出货量，车用半导体组件将有24%的增长幅度。
若是以今年车市的预估总出货量，将从去年的7,200万辆增长至7,700万辆来看，今年车用半导体组件也将有24%的增长幅度。只不过当车用半导体需求大跃进，原先就已产能吃紧的芯片代工厂应对得来吗？
应用需求依赖8英寸产能，构建成本与停产成供给阻力
“芯片产能吃紧已经到了无法想象的地步，”力积电董事长黄崇仁先前如此表示。
自去年起，8英寸芯片的产能就不断有“产能吃紧”、“涨价”等新闻传出，原因无他，因为8英寸芯片主要提供模拟IC、传感器、离散组件等以物联网或车用为主的应用，加上指纹识别传感器、面板驱动IC等大量导入手机、笔记本跟平板的应用，其实只需要8英寸芯片代工就能满足生产。
需求面有所增长，但8英寸芯片的“供给”却没有跟上脚步，正是造成全球产能吃紧、车用芯片荒的主因。
黄崇仁：2022年以前都无法解决产能吃紧问题
据了解，一座8英寸芯片的工厂需要投资需要至少400亿新台币，IC设计厂义隆董事长叶仪皓也表示，若现在建8英寸芯片厂、以每年摊提5%的成本来看，即便10年后都还不一定会回本，是目前芯片代工企业不愿再出手设厂的考量。此外，全球主流目前都是往12英寸芯片厂迈进，不少设备企业也早已不再生产8英寸机台，也是8英寸芯片无法扩产的另一个因素。
黄崇仁表示芯片产能吃紧已经到了无法想象的地步，他也预估这个状况可能到2022年都无法解决。
根据《数字时代》侧面了解，目前全球主要的8英寸芯片厂约有105座，台湾就有17座，包括台积电4座、联电6座、世界先进3座等，资策会统计台湾的8英寸产能约占全球16%；然而8英寸产能比重最大宗的其实正是车用半导体的大本营欧洲及中东地区，约占全球8英寸产能的17.9%，在没有扩张产能的前提下，企业要提升8英寸芯片的产能目前仅能靠“非有机”的并购方式，也因此去年世界先进才收购了格芯在新加坡的8英寸厂。
依照方略先前说法，世界先进观察未来5年8英寸芯片厂产能的年复合增长率仅有3%，但车用市场的复苏、车用半导体含量增加，以及受疫情驱动的远程商机、5G布局等应用端需求涌当下，芯片产能的吃紧将持续下去，黄崇仁更直指这个状况可能到2022年都无法解决。
分析师：车用半导体企业将密切与台代工厂合作
至于至少会持续好一阵子的车用半导体“芯片荒”，会不会改变车用半导体厂跟芯片代工企业之间的关系？拓扑产业研究院资深分析师姚嘉洋认为：“会有更高的依赖性”。
他指出，在“产能不扩展”、“技术研发成本提高”及“自驾等级朝L5迈进”这三种情况下，会需要更强大的运算力与先进制程的技术，这也让恩智浦（NXP）、英飞凌（infineon）这些车用半导体厂不能仅以单纯外包（Outsourcing）方式与芯片代工厂交互，“车用半导体企业跟台湾的合作将更密切。”