智慧應用 影音
EVmember
ADI

產業垂直整合要多深? (二)

有些汽車企業已經垂直整合進入晶圓製造廠的環節,譬如德國博世(Bosch)和中國比亞迪。

智慧型手機問世後,產業又重啟考慮垂直整合的議題。 

PC有較長的歷史,而且CPU寡頭壟斷企業的地位近乎無可撼動,電腦業者可以藉垂直整合主要半導體元件入價值鏈,差異化本身系統產品的機會並不大。
 
相對的,智慧型手機當時才開始起步,主要廠商藉其銷售量來支持其手機CPU的設計,用以差異化其產品的功能,如蘋果(Apple)、三星(Samsung Electronics)、華為等。垂直整合的考慮再度浮上檯面。 

不過這次的價值鏈垂直整合只及於IC產品設計這一層,而半導體製造環節則選擇利用已逐漸發展成熟的代工平台。手機IC設計主要在CPU這一塊,CPU大幅度決定手機功能,是手機企業核心競爭力的重中之重。垂直整合止於IC設計此一環節,能避開半導體製造環節必須自已持續投入巨額研發費用的無底洞,這是手機系統業者最合宜的價值鏈垂直整合長度。 

後來的汽車產業也有類似的企圖,特別是在電動車/自駕車的領域,包括Tesla、比亞迪、小米等企業。這些電動車的終極目標自然是自駕車,包括各級別的自駕晶片,譬如Tesla的FSD(Full Self-Driving)晶片及軟體,也許會更積極擴張至AI平台,譬如Tesla的Dojo晶片及超級電腦系統。

能設計車用的核心晶片及其運作統統,似乎也可掌握未來汽車產業的核心競爭力。
 
但是汽車與其它電子系統有根本性的差別。雖然未來電動車/自駕車有時候被戲稱行動的電腦,但是它基本上它是人的載具,牽涉到人身安全,因而引發後續的法律、風險與保險等相關問題。人命牽涉到文化中最基本的價值問題,而各國在此方面的認知存有分歧,這些分歧也可能造成市場的碎片化。另外,這些價值的認知即便在同一國家中亦可能存有差異,也可能造成市場發展緩慢。 

從這個問題出發,統一半導體元件標準也許是建立規模經濟的解決方案。雖然在統一標準的過程中由於各地法律和文化的差異會比較困難,但是在標準統一之後,在各地的法律修定、保險規章費率、系統環境支持等方面可以快速發展,這是擴大整體規模經濟的方式。

也就是說,對於攸關安全的半導體零件以及人工智慧、運行平台制定統一的標準,而產品的差異化及競爭力則置於其他面向。目前已有幾個機構正在推動制定汽車半導體元件的標準,譬如國際半導體產業協會(SEMI)。

這也許是Tesla在此階段就將FSD軟體公開授權的原因,目前已經有許多車廠宣布支持此一方案。Tesla在此階段始推動統一標準無疑是深思熟慮的結果:目前尚未達到需要大幅牽動法律修改的自駕程度,此時先推動標準的統一,阻力會少很多,最多只是商業考量,而非汽車企業較難著力的修法程序。等到統一標準形成、變成既成事實後,修訂法律也會比較容易進行。而Tesla Dojo晶片和系統,也專注於影像識別的AI,這是自駕車系統最基礎的平台功能之一。 

有些汽車企業甚至垂直整合入晶圓製造廠的環節,譬如博世(Bosch)和比亞迪。這會重蹈以前系統廠商與半導體廠終歸分離的覆輒嗎?不一定。
 
這幾家的晶圓廠都是以功率元件為主要產品,包括 power MOSFET、IGBT和SiC等。功率元件的獲利方程式與前述典型的藉持續投入研發、快速推進製程以獲取超額利潤的手段不一樣。這不是說功率元件不需要研發,只是比較集中在元件的結構與材料,而呈現的結果主要是耐壓、電的性能和可靠性的提升。 
 
功率元件的製造主要在8吋廠,製程也還停留在0.20~0.25微米以上,這是因為要耐高壓、電需要較寬的線幅,提高元件性能只能靠元件結構和材料。以IGBT為例,從1980年代出現迄今,總共也只經歷7個世代。它的演進遠較邏輯和記憶體產品緩慢,研發經費可以在較多年限攤提。 

在功率元件的領域,研發的規模經濟門檻較低,這也解釋在此領域還存有大小不等的IDM公司的原因。
 
汽車企業垂直整合功率元件半導體製造廠在,短期間內可以緩解過去幾年在車規功率半導體供需不平衡的問題。但是長期來看,汽車的核心價值會往AI與網路傾斜,能源的變換會變成標配,這個垂直整合是否合理還有待觀察。 

另一個有趣的議題是有些IC設計公司宣稱他們是系統公司—另外的其實只是不做聲響、悄悄在做而已,在異質整合成為技術演進主流的年代,這個趨勢幾乎無可避免。電子系統的核心功能將被整合在單一的先進封裝內。電子系統產業與半導體產業如何在長價值鏈中分工或融合,這是企業該開始問一問自己的議題。

現為DIGITIMES顧問,1988年獲物理學博士學位,任教於中央大學,後轉往科技產業發展。曾任茂德科技董事及副總、普天茂德科技總經理、康帝科技總經理等職位。曾於 Taiwan Semicon 任諮詢委員,主持黃光論壇。2001~2002 獲選為台灣半導體產業協會監事、監事長。