車用半導體供應商 有的純度比台積電高 (2021-02-04 先探投資週刊 文/曲建仲)



媒體報導面對全球晶片短缺衝擊德國汽車產業,德國經濟部長致函台灣呼籲提高晶片供應量,並且點名全球晶圓代工龍頭台積電。其實台積電代工的車用晶片比例不多,主要因為車用晶片大部分都不是用先進製程,因此其他半導體廠商相關性反而高些,那麼車用晶片到底有哪些,需要什麼製程?分別應用在那些地方呢?

什麼是積體電路(Integrated Circuit; IC)?將電的主動元件(二極體、電晶體)與被動元件(電阻、電容、電感)縮小以後,製作在矽晶圓或砷化鎵晶圓上,稱為「積體電路,其中「堆積」(Integrated)與「電路」(Circuit)是指將許多電子元件堆積起來的意思。

車用半導體大部分使用舊製程;不同的積體電路會使用不同的製程節點應用在不同的地方,並不是全部都需要先進製程,積體電路大約可以分為下列三種:

1.數位積體電路:例如:中央處理器(Central Processing Unit; CPU)、微處理器(Micro Processing Unit; MPU)、圖形處理器(Graphic Processing Unit; GPU)等,因為要求省電因此功率或電壓愈低愈好,可以使用大約10奈米的先進製程來製作。

2.類比積體電路:例如:無線通訊的功率放大器(Power Amplifier; PA)、音訊放大器(Audio amplifier)等,因為放大訊號需要承受的功率或電壓較高,必須使用大約100奈米的舊製程來製作。

3.功率積體電路:又稱為功率元件,例如:功率電晶體、功率二極體等,因為需要進行高壓電的轉換,就像家裡的電源供應器要連接到牆壁上110或220伏特的電壓,許多工業應用甚至必須連接到1000伏特以上的高電壓,因此需要承受的功率或電壓更高,必須使用大約1微米(1000奈米)的舊製程來製作,否則電壓灌進去元件就燒掉了!

車用半導體的種類主要有功率積體電路、微控制器、感測器、其他積體電路等,其實用到先進製程的機會不多,其中微控制器屬於數位積體電路,但是大部分是使用20奈米以上的舊製程就可以,感測器、其他積體電路大部分屬於類比積體電路與功率積體電路,因此台積電、聯電、世界先進、漢磊、嘉晶、茂矽、朋程等公司都是可能的供應商,因為用到先進製程的機會不多,因此台積電不一定是最大的供應商。

電動車的功率積體電路占車用半導體超過50%以上,顯然電動車必須進行電壓轉換,將家用110或220伏特的電壓充入電池,或由電池抽出電壓提供電動馬達與車上電子產品使用;燃油車的功率積體電路占車用半導體低於20%以下,主要只是發電機與鉛酸電池抽出電壓提供車上電子產品使用而已,由於未來汽車的「先進駕駛輔助系統」(Advanced Driver Assistance System; ADAS)只會愈來愈多,因此車用半導體市場逐年成長是必然的趨勢。想了解更多股市科技知識嗎?請搜尋〈曲博科技教室〉。

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