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掌握車用電子產業新趨勢
ADAS、電動車與自動駕駛 改變百年汽車工業

馮欣仁 文章摘錄自第1964期

動力系統與安全系統是各大車廠發展的兩大主軸,進而帶動車用電子與車用半導體產業興起,科技大廠積極轉型至車電,期望繼智慧手機之後的下一個成長契機。

近來電動車大廠Tesla平價車款Model 3因受到電池量產不如預期,面臨製造瓶頸,進而延遲出貨時程,導致國內相關供應鏈如和大、貿聯KY、 恒耀、康普、美琪瑪等股價紛紛回檔修正,連帶拖累整體電動車與車用電子相關個股股價表現。不過,從中長期趨勢來看,未來汽車走向電子化、電動化、自動化等方向是不變的。從投資角度,與先進駕駛輔助系統(ADAS)、電動車與自動駕駛等相關供應鏈,仍是投資組合不可少有的標的。

車用半導體成長動能大

《股市總覽》團隊暌違兩年,再度針對全球汽車電子產業脈動與趨勢發展,出版《汽車車電總覽》專書,該書內容匯集整理出台股相關個股與整體產業發展方向,提供讀者全方位的深入剖析,期望能藉由該書在投資上有所收穫。以下內容,則摘錄自《汽車車電總覽》一書。

根據Gartner估計,二○二○年全球車用半導體產值將由二○一六年的三二三億美元快速成長至四二四億美元,年複合成長率達七%,高於整體半導體市場的三.七%。另一家調研機構Mckinsey則進一步指出微元件、類比及感測器將會是車用半導體最大市場,目前每輛車使用的半導體元件成本已超過三三○美元,純電動車更接近一千美元,預期未來半導體與汽車的產業鏈結將越來越緊密。

車用半導體大致可分為微控制器(MCU)、特定應用標準產品(ASSP) 特定應用積體電路(ASIC)、類比(Analog)與功率電晶體(Transistor)、感測器(Sensor)等。各產品類別在車電次系統的使用比重,ASSP/ASIC較偏重在車載資通訊與娛樂;MCU則是較偏重動力傳動、底盤控制與安全;類比與功率電晶體在各次系統使用比較平均;至於感測器則是偏重在動力傳動及安全。

定穎、楠梓電搶攻雷達板

由於汽車應用講求的是品質與安全,半導體產品在設計、製造、封裝測試等各個環節都須符合車用規格及獲得車廠認證,因此,大多數的車用半導體供應商為能夠自行掌控設計、製造與封測的整合元件製造商(IDM)。目前全球前十大車用半導體廠依序為NXP(NXPI)、Infineon(IFX)、瑞薩(6723.JP)、意法(STM)、德儀(TI)、Bosch、On Semiconductor(ON)、Microchip(MCHP)、東芝(6502.JP)與羅姆(6963.JP)等。

近來國內半導體廠也積極布局車用電子市場,包括台積電(2330)、聯電(2303)、世界(5347)、日月光(2311)、京元電(2449)、欣銓(3264)、盛群(6202)、偉詮電(2436)、凌陽(2401)、茂達(6138)、華邦電(2344)、原相(3227)等進行及取得包括汽車電子AEC-Q100第一級(AEC-Q100 grade 1)、ISO TS-16949等認證,以爭取後續龐大的代工商機。隸屬於台積電的世界先進,具備高壓製程(High Voltage)與超高壓製程(Ultra High Voltage),目前已是全球車用半導體龍頭NXP主要電源管理IC代工夥伴;同時也幫英飛凌代工絕緣柵雙極電晶體(IGBT)產品,IGBT是影響電能轉換效率的關鍵,更是電動車和混合動力車重要的關鍵元件。

全球前三大導線架廠順德(2351),開發生產高門檻的高功率導線架產品,經過多年努力,目前包括:德儀、STM、Vishay、Infineon及NXP等全球各大IDM廠均已成為順德的客戶,在與國際IDM大廠同步開發下,讓順德產品順利轉型至車用電子為主的高功率、高精密度、高可靠度,又無標準化的車用導線架產品,成為各大國際IDM大廠車用導線架主要供應商。隨著車用比重逐步拉升至二成以上,有利於中長期營運發展。

毫米波雷達逐步成為新車標準配備,過去僅有高級車款才會搭載,近來隨著ADAS趨勢成形與汽車安全法規日益嚴苛,促使滲透至中階車款,使得毫米波雷達需求大增。根據PlunkedtResearch的調查與預測,二○一四年全球毫米波雷達市場出貨量在一九○○萬顆,預計到二○二○年全球毫米波雷達將近七二○○萬顆,年複合成長率約二五%,在此成長趨勢下,高頻微波相關的PCB需求也不斷提升,國外像是Schweizer公司在雷達高頻PCB生產技術上優勢明顯,尤其是七七GHz更高規格PCB板;Rogers、Isola等公司可生產供雷達高頻PCB使用的層壓板材。

國內PCB廠商如燿華(2367)、先豐(5349)、定穎(6251)、楠梓電(2316)轉投資滬士電子(02463.SZ)等均積極投入雷達板生產。其中,定穎四年前從傳統3C板轉型車用電子領域後業績脫離谷底,並在車用領域闖出一片天,繼切入德國的Continential、美國的Delphi及日系車款供應鏈後,更榮獲汽車電子大廠Valeo二○一七年最佳供應商廠。

此外,定穎與瑞士專業PCB廠Varioprint合作高頻車用產品,包括二四、七七及七九GHz等車用雷達,目前產品尚於認證階段,未來一旦掌握訂單,可望成為推升公司未來營運成長來源。旗下黃石廠將於明年逐步擴充汽車板產能,目標該廠區未來兩年目標逐步放量,該廠總產能目標將是前兩個廠總產能的兩倍,將成為未來十年成長動能之一。

楠梓電轉投資持有十三.二三%股權的滬士電子(簡稱滬電),在二○一四年與全球高頻板龍頭德國Schweizer Electronic AG.簽訂了合作框架協議,廣泛應用在全球汽車和工業領域的射頻印製電路板(簡稱RF PCBs)。Schweizer在全球汽車防撞雷達高頻板材,市占率達三成,包括Bosch、Continental、Valeo等歐系車用電子大廠,都是採用Schweizer的二四GHZ與七七GHZ雷達板材,供貨給終端車廠雙B、Audi、Tesla等大廠;因此,楠梓電受惠滬電獲利挹注,母以子貴。

早在一九三九年,美國通用汽車就已提出自動駕駛的概念,如今相隔近八○年,自動駕駛的進程與我們越來越近。各大車廠紛紛推出自家自動駕駛技術與時間表,預計最快在二○一九年就能在路上看到自動駕駛車。一輛完全自動駕駛車除了得具備各式雷達、影像感測器之外,還得仰賴造價昂貴的光達(LiDAR)。光達可用來掃瞄建築物、岩層等,以產生3D模式,光達的雷射光束可大範圍掃瞄,用來測量其路徑上第一個遭遇的物體距離,可高速且精確判定汽車四周物體。

光達為自動駕駛必備元件

目前光達的類型可分為機械式旋轉光達與固態式光達;機械式旋轉光達可依掃瞄維度區分成三種:一維、二維與三維光;其中,三維光達則是將數個二維光達堆疊排列,以得到數個平行的平面資訊,進而組合成3D環境資訊,堆疊數量越多,Z軸精度越高;現今各大車廠所使用的光達多是此種機械式旋轉三維光達。

不過,機械式旋轉光達的缺點像是體積大、重量重、必須安裝在車頂等物理限制,以及其幀數(Frame Rate)受限於旋轉角速度、價格隨雷射層數的增加而驟增等問題。尤其,昂貴的價格更是現今市場上鮮少有汽車配備機械式旋轉光達感測器的原因。

固態光達藉由光相位矩陣(Optical Phase Array, OPA)改變雷射光發出角度,雷射發射源每次脈衝發射頻率約為一微秒。當雷射脈衝進入OPA後,OPA上的固態電子元件藉由改變雷射脈衝相位來使雷射方向改變。也因此,固態光達並不需要傳統的機械式旋轉結構便可在一微秒內改變發射角度,藉此改變掃瞄區域。

固態光達省去了機械旋轉的機構,因此體積將可大幅減小,重量亦減輕許多。此外,其價格可望壓在三○○美元以下,有機會成為未來應用的主流。目前投入車用光達的廠商以Quanergy、Velodyne與Ibeo三家為主,二○一六年Quanergy獲得車用電子大廠Delphi投資,並發布產品S3,號稱每台成本僅需二○○美元,若訂貨量超過一萬台,單價成本可控制在一○○美元上下。日前傳出Quanergy有意在一八年啟動初次公開發行(IPO)、現已開始尋找股票承銷商;屆時Quanergy有可能成為第一檔自駕概念光達感測器股票。