2021年初爆發的車用晶片短缺問題，原以為會在短期內結束，然而事實證明，這只是理想化晶片供需平衡狀況，2022年車用晶片短缺仍處於「進行式」。影響所及，自2022年開春之後，許多汽車大廠的生產線都不得不停產或減班。
福特(Ford)位於北美的8家工廠，包括State of Michigan、Illinois與Missouri與Mexico，在2月7日當周陸續停產，即便是沒有停產的工廠，也會減少加班或者班次；豐田(Toyota)則在2月初暫停日本境內愛知縣元町工廠等8家工廠、11條生產線的生產，全球總產量減少至70 萬輛，減產約15萬輛。
車用晶片主要是採用40nm以上成熟製程，傳統整車廠燃油車車用晶片製程70%為40~45nm、25%為45nm以上；新興整車廠電動車車用晶片製程45%為40~45nm、5%為45nm以上。雖電動車出現讓高階製程(40nm以下)甚至先進製程(10nm以下)需求增加，但當前電動車市占率仍低，非市場主流，汽車產業對晶片需求還是以成熟製程為主。
供給端擴產不及 缺貨延續至2023年
分析車用晶片短缺的原因，可大致由製造供給端與市場需求二方面進行探討。
在供給端方面，全球主要車用晶片廠如英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、意法半導體(STMicroelectronics)與瑞薩(Renesas)等，以IDM營運模式生產晶片，過往產能擴充相當保守謹慎，主要是由於其客戶整車廠採用JIT(Just-In-Time)模式且低價採購晶片，影響IDM缺乏動力擴大產能，而專業晶圓代工廠則並非視汽車產業為優先客戶。
車用晶片的產線大多為8吋(甚至是6吋)晶圓設備，產線建立時間較早，多半折舊已完成使其晶圓生產成本較低。IDM與專業晶圓製造代工廠再投入建設新的8吋晶圓廠無成本優勢，因此8吋晶圓的產能過往五年平均年成長率僅為3%。
至於在專業晶圓製造代工廠方面，汽車產業本就非其主要客戶，營收占比少。基於價格與資源，其成熟製程產能多半優先提供給消費性電子產品，如音訊、射頻半導體、電源晶片等。不過，在2021 年，汽車晶片占晶圓代工廠的營收比重，均較往年明顯增加，如台積電車用晶片的營收占比達4%、聯電的車用營收占比10%以下、美國格羅方德(GlobalFoundries)車用營收占比4%。
雖然車用晶片廠在2021年紛紛建設並啟用新晶圓生產線，包括英飛凌奧地利Villach 12吋廠、意法義大利Milan 12吋廠與博世(Bosch)德國Dresden 12吋廠， 並試圖將車用晶片的製程轉移到舊有及未來12吋產線上，以提高產能並獲得規模效應。然而，半導體設備交期動輒半年以上，加上產線調整、產品驗證和產能提升都需要較長的時間，最快也需1~1.5年才能啟用新產能，產能緊張恐持續到2023年下半年。
另值得留意的是，隨著電動車市場蓬勃，功率半導體需求大增帶動第三代半導體SiC與GaN需求，8吋和6吋廠也在轉型生產，如博世於德國Reutlingen 8吋晶圓廠第一階段擴產幅度約10%，重點在生產MEMS感測器、SiC功率半導體，也直接或間接對原本的車用矽晶片產能造成衝擊。
需求V型反轉引發市場混亂
車用晶片在2020年初是乏人問津的，因為整車廠一致認為新冠肺炎疫情會對汽車市場帶來嚴重的衝擊，因此調低甚至取消車用晶片訂單。然而，2020年下半年各國解封後對汽車需求不減反增，當整車廠回過神之後，再向車用晶片廠下達訂單，車用晶片市場需求在2020年和2021年演繹了一場V形反轉，甚至超過了疫情前水準。
2021年起，整車廠回補產能還沒恢復，而車用晶片廠庫存遠低於正常水準。從主要車用晶片廠財報觀察，各廠的平均庫存天數(DIO)、Book-to-bill-ratio等指標都反映出供不應求。恩智浦的DIO正常天數是100~110天，2021年四季度都維持在90天以內；英飛凌的Book-to-bill-ratio低於1表示市場供過於求，2021年四季度都是大於1，甚至在2021年第四季達到2.5，反映出客戶下單需求意願強烈；瑞薩的DIO正常天數為100天，2021年四季度庫存天數從低於80天上升至90天，庫存雖大幅度增加但仍未達到正常值(圖1)。
目前汽車產業持續加大採購，加上整車廠彼此間之短缺博弈，使得車用晶片供需市場機制混亂，產生的長鞭效應，導致車用晶片訂單需求或多或少被放大，造成目前市場混亂與未來需求高估的伏筆。
整車廠除現代(Hyundai)樂觀看待車用晶片短缺將於2022年第二季緩解、2022年第三季正常化之外，通用(GM)、Tesla、豐田都認為車用晶片供需須待2023年才正常化，福特甚至認為要到2024年；至於車用晶片廠英飛凌、意法亦認為供需正常化須待2023年，而恩智浦則認為要到2024年。
日韓、電動車廠影響相對較小
車用晶片產能有限是現實，而汽車產業持續加大採購也正在發生，不同整車廠因不同採購生態所造成的影響也不同。首先，車用晶片對歐美傳統整車廠來說，因其造車核心業務是沖壓、銲接、噴塗、組裝四大製程，故晶片廠被視為間接合作夥伴，車用晶片廠供應給一階供應商，一階供應商組成模組再提供給整車廠，長鏈型供應關係，使得歐美傳統整車廠晶片短缺長鞭效應最為明顯。
但日韓整車廠的運作模式則不同於歐美車廠。對於日韓整車廠來說，晶片廠是較為直接合作夥伴，因其關鏈零組件也多半會在集團內部大部分完成，故晶片短缺開始期間(2020~2021年中)，其實日韓整車廠產量受到影響有限。上述晶片用量大的傳統整車廠，依循過往簽訂採購價格之長期合約，採購價格少有波動，比現貨市場價格會低很多。至於電動車新興整車廠如NIO或Tesla，因有自製電控電機，幾乎身兼一階供應商角色，故多半直接採購車用晶片。
JIT/JIC/長期採購三管齊下將成趨勢
車用晶片供需持續改善中，然而2022年及往後，車用晶片短缺是否真正影響到整車廠停工、停產，或許更關鍵的是整車廠態度。
傳統整車廠方面，重視利潤勝過銷量，故在悲觀認為車用晶片短缺將持續至2023、2024年的同時，面對2021、2022年一階供應商採購的晶片價格上漲，需調高分擔比例，難以接受這種短期漲價行為，寧可停產，等供需回歸正常；相對地，新興整車廠追求銷量而非完全是利潤，故在難得到原廠直接供貨，現貨價格飆漲下，仍積極透過代理商取得晶片維持生產。
整車廠很難完全放棄JIT，因零庫存、庫存最小值的管理模式所節省的成本仍然誘人，但鑒於電動化、智慧化汽車中車用晶片的重要性，以及供應斷鏈威脅反覆發生，汽車產業車用晶片採購模式應會走向JIT與預先生產策略(Just-In-Case, JIC)並行，以及長期供應協議(Long-Term Service Agreement, LTSA)逐步發酵之狀態。
JIC即考慮增加生產來預留庫存，以增加庫存管理方面彈性，才能確保不會再面臨供應鏈中斷。至於LTSA則相較JIC更為長期且更能降低車用晶片廠、專業晶圓代工廠產能風險。故車用晶片廠紛紛與專業晶圓代工廠簽訂LTSA；整車廠、一階供應商採JIC與LTSA，如福斯集團( VW Group)、戴姆勒集團(Daimler AG)、馬牌集團(Continental)和豐田等將一階供應商的短期單變更為長期單，藉此供應商也將原先下給晶片廠的短期單變更為長期單(12個月、18個月)。
汽車電子化程度日增 晶片重要性更勝以往
車用晶片短缺並非僅短期讓汽車產業正視車用半導體供需穩定的重要性，也凸顯出當前汽車朝向C.A.S.E(Connectivity、Autonomy、Sharing and Electrification)發展的顯著趨勢。
首先，智慧化、數位化、電動化的發展從根本改變汽車機電結構、電子電力架構(EEA)，尤其EEA架構將從分散式過渡至Domain和Zone，當傳統製程產能有限難解的情境下，架構轉換也讓車用晶片需求隨之改變：傳統製程晶片比例下降(>40nm從95%降至50%)、高階與先進製程晶片需求增長(<39nm從5%升至50%)。
其次，汽車朝向軟體定義方向，透過軟體讓車輛功能與錯誤，以無線方式進行更新與排除，降低汽車召回率並保持汽車出廠後生命週期之持續領先。整車廠一方面投入自研軟體演算法，另一方面其軟體需配套耐久、強大計算力與合宜先進製程晶片更是關鍵。鑒於上述，整車廠開始意識到車用晶片的重要性，近期整車廠對於車用半導體尋求更多直接合作並建立主導權，以掌握車用半導體哪些是暫時性的需求、哪些是關鍵需求。
另一方面，整車廠也透過合資、投資模式投入車用半導體開發。首先在合資方面，中國的眾多合資案例展示了合資可共同探索並分攤風險，比上述合作關係更有股權緊密連結的優勢。值得注意的是，日本豐田與一階供應商電裝(Denso)合資成立MIRIES Technologies，聚焦功率半導體、感測器、SoC三大核心業務，豐田並藉此加大對Denso的掌握，持續其關鍵零組件採內部生產製造的模式。
(本文作者為資策會MIC資深產業分析師)
