重視汽車應(yīng)用市場(chǎng) ST持續(xù)加速碳化硅擴(kuò)產(chǎn)

意法半導(dǎo)體（ST）是一家擁有非常廣泛產(chǎn)品組合的半導(dǎo)體公司，尤其汽車更是ST非常重視的市場(chǎng)之一。 意法半導(dǎo)體車用和離散組件產(chǎn)品部策略業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人Luca SARICA指出，2022年車用和離散組件產(chǎn)品部（ADG）占了ST總營(yíng)收的30%以上。ST在2021年的營(yíng)收達(dá)到43.5億美元，而若與2022年相比，車用產(chǎn)品部門與功率和離散組件部門的營(yíng)收增幅都相當(dāng)顯著，達(dá)30%以上。車用和離散組件產(chǎn)品部擁有意法半導(dǎo)體大部分的車用產(chǎn)品，非常全面性的產(chǎn)品組合能夠支持汽車的所有應(yīng)用。


 
圖一 : ADG營(yíng)運(yùn)策略

ADG的營(yíng)收分布也證實(shí)了一點(diǎn)。去年ST的總營(yíng)收有70%的來(lái)自車用產(chǎn)品，30%來(lái)自工業(yè)及個(gè)人電子產(chǎn)品中的電源解決方案。意法半導(dǎo)體2022年5月舉辦了資本市場(chǎng)日（Capital Market Day）活動(dòng)?；顒?dòng)的重點(diǎn)之一便是分享我們的全球策略，以及如何在2025至2027年成為一家營(yíng)收超過(guò)200億美元企業(yè)的使命。但這一個(gè)使命背后是由誰(shuí)肩負(fù)呢？為此，意法又制定了什么策略呢？我們會(huì)持續(xù)進(jìn)步，并擴(kuò)大核心業(yè)務(wù)，這是我們公司的根基所在。但要實(shí)現(xiàn)超過(guò)200億美元的預(yù)期營(yíng)收目標(biāo)，主要還是必須依靠汽車業(yè)務(wù)。


 
圖二 : ST的ADG業(yè)務(wù)與目標(biāo)

為什么汽車是意法半導(dǎo)體的核心業(yè)務(wù)呢？目前，ST正從傳統(tǒng)汽車邁向電動(dòng)及連網(wǎng)汽車轉(zhuǎn)型。這個(gè)轉(zhuǎn)型趨勢(shì)代表車用領(lǐng)域發(fā)生了重大變革，亦同時(shí)帶動(dòng)了半導(dǎo)體的商機(jī)。順應(yīng)這兩大趨勢(shì)的過(guò)程中，車用半導(dǎo)體組件數(shù)量飛速成長(zhǎng)。一輛傳統(tǒng)汽車中半導(dǎo)體組件的成本，大約是500美元，然而，如果再統(tǒng)計(jì)一輛新軟件定義電動(dòng)汽車中的半導(dǎo)體組件的成本，預(yù)估大約落在1,500至2,000美元，也就是傳統(tǒng)汽車的三至四倍。


 
圖三 : 電動(dòng)化和數(shù)字化驅(qū)動(dòng)汽車業(yè)務(wù)成長(zhǎng)

ST是一家致力于創(chuàng)新的企業(yè)，為了幫助客戶轉(zhuǎn)型需求，在過(guò)去幾年當(dāng)中，我們?cè)陔妱?dòng)汽車（或汽車電動(dòng)化）領(lǐng)域投入了大量資金，包含投資新的寬能隙（WBG）技術(shù)及解決方案，像是碳化硅（SiC），以及氮化鎵（GaN）。目前，尤其是在碳化硅領(lǐng)域，意法半導(dǎo)體是汽車產(chǎn)業(yè)中，首家提供一流的解決方案，以支持客戶制造超高效能電動(dòng)汽車的企業(yè)。在數(shù)字化領(lǐng)域，ST不僅止于投資新技術(shù)，還予以創(chuàng)新，以因應(yīng)轉(zhuǎn)型于軟件定義汽車的需求。其中，ST投資開(kāi)發(fā)了名為FD-SOI的數(shù)字技術(shù)，該技術(shù)配備嵌入式非易失性內(nèi)存和相變內(nèi)存（PCM），是ST Stellar MCU統(tǒng)一數(shù)字平臺(tái)的主力。此平臺(tái)主要適用于連接云端的現(xiàn)代汽車，因?yàn)檫B接云端的現(xiàn)代汽車所需之運(yùn)算能力高出傳統(tǒng)汽車10倍以上，因此，ST Stellar統(tǒng)一數(shù)字化平臺(tái)便成為軟件定義汽車的重要基礎(chǔ)。


 
圖四 : ST于電動(dòng)車市場(chǎng)的領(lǐng)先地位

接下來(lái)深入了解這兩大趨勢(shì)，以及ST滿足客戶新需求的方法。從電動(dòng)汽車開(kāi)始。如果將傳統(tǒng)汽車與電動(dòng)汽車進(jìn)行比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)后者增加了四、五個(gè)新的組件。電動(dòng)汽車所新增的四個(gè)主要電子模塊，包含電驅(qū)逆變器、車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器，及電池管理系統(tǒng)。透過(guò)圖可知每個(gè)方框（電子模塊）所包含的電子組件數(shù)量相當(dāng)多，這對(duì)于與ST相同的半導(dǎo)體供貨商來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的商機(jī)。從這張簡(jiǎn)報(bào)可以看到新增之半導(dǎo)體組件的成本，扣除去常規(guī)電子組件，每輛汽車新增的半導(dǎo)體組件成本高達(dá)1,000美元，也就是說(shuō)，新增的電子組件有九成都來(lái)自于電源設(shè)備。每一個(gè)應(yīng)用、每一個(gè)電子模塊都需要電源解決方案驅(qū)動(dòng)（相當(dāng)于肌肉的角色），而每一個(gè)應(yīng)用也都需要像「大腦」般的數(shù)字化解決方案，而模擬組件則會(huì)幫助驅(qū)動(dòng)應(yīng)用將「大腦」與電源連接起來(lái)。
之前有提到，ST是一家擁有廣泛產(chǎn)品組合的供貨商，能夠提供所有的電子建構(gòu)模塊，滿足每一種應(yīng)用的需求。今天并不會(huì)詳細(xì)介紹所有的解決方案，只會(huì)著重在兩個(gè)重點(diǎn)。首先，在電源領(lǐng)域，ST提供大量碳化硅功率模塊及IGBT，這些產(chǎn)品可以有效減少汽車的二氧化碳排放量，并確保電動(dòng)車每個(gè)電驅(qū)及電源轉(zhuǎn)換階段擁有最佳性能。另外一個(gè)重點(diǎn)是，在數(shù)字化領(lǐng)域，ST推出了新的產(chǎn)品家族：Stellar E。Stellar E是ST Stellar統(tǒng)一電子平臺(tái)中的其中一片拼圖，是專為電動(dòng)車使用的／需要的數(shù)字電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)量身打造的微控制器。


 
圖五 : 滿足軟件定義汽車、ADAS和新電器架構(gòu)之需求

轉(zhuǎn)型至現(xiàn)代化汽車的另一個(gè)關(guān)鍵是軟件定義汽車及汽車所采用的新架構(gòu)。如圖所示，可以找出導(dǎo)致（汽車）半導(dǎo)體組件增加的其他四個(gè)主要因素。第一是新的汽車架構(gòu)以及為了使更為復(fù)雜的軟件平臺(tái)運(yùn)作，所需新增加的先進(jìn)微控制器及處理器。而這也是車用和消費(fèi)市場(chǎng)融合的結(jié)果——除了能跑越來(lái)越多的里程數(shù)，還能與云端的聯(lián)機(jī)，并運(yùn)作非常復(fù)雜又需隨時(shí)更新的軟件。而其他方框中的因素亦同等重要，包含ADAS和自動(dòng)駕駛汽車中的視覺(jué)系統(tǒng)、V2X 和互聯(lián)、以及雷達(dá)系統(tǒng)。
每輛汽車所新增的半導(dǎo)體組件價(jià)值預(yù)估落在350美元以內(nèi)，而為此，ST廣泛的產(chǎn)品組合便能為各個(gè)方框內(nèi)的四大系統(tǒng)提供數(shù)字化、模擬及功率組件。這里，我將與大家分享ST在數(shù)字領(lǐng)域所提供的產(chǎn)品——即每輛汽車的「大腦」。正如先前所提，我們擁有一個(gè)名為「Stellar」的統(tǒng)一數(shù)字平臺(tái)。而此數(shù)字平臺(tái)包含微控制器及微處理器，旨在滿足原始設(shè)備制造商和汽車制造商對(duì)新架構(gòu)的需求，確保他們能夠擁有完整功能，并能依照需求將汽車連接至云端、更新軟件、執(zhí)行個(gè)人化的軟件平臺(tái)。


 
圖六 : ST投資策略性制造計(jì)劃

ST非常注重汽車應(yīng)用，因?yàn)檫@是我們重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域之一。正因?yàn)槿绱?，我們斥資開(kāi)發(fā)一流的創(chuàng)新技術(shù)及解決方案，以幫助客戶因應(yīng)新趨勢(shì)的來(lái)臨。但與此同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)每輛汽車所用的半導(dǎo)體組件總需求在增加，且成長(zhǎng)幅度非常大。如之前所提，電動(dòng)汽車對(duì)半導(dǎo)體組件需求比傳統(tǒng)汽車高出了3至4倍。這意味著擴(kuò)大半導(dǎo)體組件產(chǎn)能以滿足不斷成長(zhǎng)的需求勢(shì)在必行。因此，ST不斷投入資金、擴(kuò)大產(chǎn)能。


 
圖七 : 加速碳化硅擴(kuò)產(chǎn)

ST的制造策略有兩大基礎(chǔ)。第一個(gè)是擴(kuò)建12吋晶圓廠。ST特別重視法國(guó)Crolles和意大利Agrate的晶圓生產(chǎn)，從2022年7月發(fā)布的新聞稿中便能了解ST與格羅方德（GlobalFoundries）的合作，是為擴(kuò)大Crolles工廠產(chǎn)能。此合作案尤其重視數(shù)字領(lǐng)域，也就是意法的數(shù)字產(chǎn)品。同時(shí)，ST也為軟件定義汽車及電動(dòng)汽車提供產(chǎn)品服務(wù)，目前正在投入大量資金建設(shè)、生產(chǎn)電源產(chǎn)品，尤其是寬能隙解決方案的工廠。ST在意大利的卡塔尼亞（Catania）工廠及新加坡工廠都已經(jīng)在生產(chǎn)碳化硅產(chǎn)品。2021年10月，ST宣布將在意大利Catania建立一座碳化硅基板綜合制造廠，以滿足剛才提到持續(xù)成長(zhǎng)的需求。這些都是ST的車用市場(chǎng)策略概述。