芯智駕──集萃產學研企名家觀點，全面剖析AI芯片、第三代半導體等在汽車“大變形”時代的機會與挑戰！

IHS Markit、路透等近期紛紛指出，今年上半年，汽車芯片短缺的主要問題在于前道晶圓產能，但“屋漏偏逢連夜雨”，而且芯片的供應鏈復雜且環環相扣，后道封裝測試也成為當前的另一大挑戰。

毋庸置疑，芯片對汽車制造和技術革新越來越重要，從提高燃油經濟性的發動機計算機管理，到當下已是大勢的汽車電動化和智能化，以及未來更高級別的自動駕駛，都依賴于芯片。一輛汽車將擁有成百上千顆芯片，其中大部分芯片缺一都將影響繼續生產，因此2020年底以來的汽車“芯荒”延續至今。根據AutoForecast Solutions的最新數據，截至9月12日，全球汽車市場累計減產量達821.5萬輛，比前一周增加了約88.8萬輛。

汽車缺芯難解，未來預期仍不樂觀

上周，汽車制造商齊聚2021德國國際汽車及智慧出行博覽會（IAA Mobility），這也是自全球疫情爆發以來全球五大A級車展中首個率先舉辦的大型展會，但芯片供應持續短缺，給本次車展蒙上了一層濃濃的陰影。

疫情有所好轉之后，各大汽車制造商本想加速恢復生產經營，但不曾想，被芯片綁住了手腳。經歷了2021年一大半的艱難歲月之后，諸多汽車制造商對于未來預期仍不樂觀，車企高管們在IAA Mobility期間透露，目前車企因為芯片短缺以及短缺情況何時會好轉的不確定性而面臨困難。

戴姆勒首席執行官Ola K?llenius談到，盡管公司希望芯片供應量在第四季度有所改善，但芯片需求的飆升意味著到2023年，芯片行業可能很難供應足夠的芯片。寶馬首席執行官Oliver Zipse表示，“供應鏈將持續緊張至2022年。我預計在未來6到12個月內，供應鏈短缺現象會持續存在。不過，從長期來看，半導體供應鏈問題還是有可能解決的。對芯片制造商來說，汽車行業是一個非常具有吸引力的客戶?！贝蟊娂瘓F首席執行官Herbert Diess稱：“使用半導體的產品需求激增可能會導致半導體供應困境持續。物聯網正在發展，產能提升也需要時間。這可能是未來幾個月甚至是幾年內都會面臨的瓶頸問題。”大眾集團負責采購的管理委員會成員Murat Aksel表示，汽車行業需要將半導體產能提高約10%，才能達到合理的供應水平。

IHS Markit對此表示，“第三季度汽車生產前景將受到嚴重影響，損失程度現已超過第二季度。今年早些時候發生火災事故的瑞薩電子雖然已經恢復了生產能力，但可能要到9月底才能出貨，因此第三季度的供應情況將會受到一些影響。”車用芯片晶圓代工大廠臺積電也在今年1-6月優化了生產線，這期間汽車芯片的產量同比增長了30%。

圖源：路透

但短期來看，這對于解決汽車“芯荒”似乎是杯水車薪，汽車缺芯難解的本質在于，汽車芯片大部分用的8英寸晶圓代工產能持續吃緊。由于8英寸投資回報相對較低，芯片行業在2000年之后開始使用12英寸晶圓，部分8英寸晶圓廠陸續關停，總產能在萎縮。因此，盡管汽車行業缺芯十分嚴重，但晶圓代工廠對擴建產線并不是很積極，而且從產能角度來看，建廠導入設備往往需要2~3年時間，車用芯片很難通過新建產能迅速提升供給量。格芯近期也表示，今年將其汽車芯片產量至少增加一倍，并再投資60億美元來擴大整體產能。不過，格芯同時警告，擴產計劃要到2023年才會見到成果。

汽車芯片封裝產能緊缺，加劇短缺形勢

汽車芯片前道晶圓產能緩解尚需時日，后道封裝測試又加劇了這一短缺局面，與主要影響汽車MCU的晶圓廠產能限制不同，封裝產能限制波及范圍更大，影響所有類型的半導體?！胺鉁y重地”馬來西亞受到的疫情影響也給半導體供應帶來進一步影響。

封裝是汽車芯片量產上車前的重要一環，它對于芯片的可靠性和性能正變得越來越重要，只有這兩者都滿足嚴格的安全標準，才能前裝量產。汽車行業首要強調的是安全，因此十分看重零失效標準、零缺陷管理，對于封裝內的芯片和封裝本身都是如此。業內人士指出，“乘數效應”是汽車半導體可靠性的一大挑戰，組件級別每百萬分之一的失效率就會導致車輛1％的故障率，為了獲得最高的可靠性，因此需要零缺陷，封裝在實現汽車應用的零缺陷、安全性方面發揮著重要作用。

汽車芯片按照使用領域不同，基本涵蓋當下半導體所有的封裝形式，包含TO（傳統的打線封裝）、TSSOP（薄小外形封裝）、QFN（四方無引腳扁平封裝）、QFP（四方引腳扁平式封裝）、BGA（球柵陣列式封裝）和LGA（觸點陣列封裝）等, 也涉及eWLB（扇出型晶圓級封裝）、 CSP（芯片尺寸級封裝）、PiP（堆疊封裝）、PoP（層疊封裝）和fcBGA（倒裝芯片封裝）等。 互聯工藝主要包括Wire bonding（壓焊）, 也涉及Flip-chip（倒裝芯片）和歐姆重布線互聯等。

當下，隨著AI和智能駕駛，域控制器的導入，對芯片和封裝的要求越來越高，后續模塊化的封裝型式越來越多。長電科技汽車電子事業部總經理鄭剛對表示，“向高度集成的WLP（晶片級封裝）、SiP（系統級封裝）、AiP（系統級封裝）、fcBGA和 Smart IPM等發展的趨勢也將對封裝工藝、結構和可靠性提出很大挑戰?！?

總體而言，汽車芯片和消費電子的封裝有相似之處，在層壓基板和引線封裝方面，二者工藝流程類似，當然也存在差異，這一差異在一定程度上加劇了汽車芯片的封裝產能緊缺。鄭剛指出：“汽車芯片和消費電子芯片的主要差異在于晶圓和硅節點技術，汽車芯片基本上用的都是成熟工藝，以8英寸晶圓和12英寸的40nm及以上為主，當然12英寸的28nm、14nm和7nm在車載SoC上也逐步導入。同時，汽車芯片還要通過車規AEC Q100和AEC Q201等車規驗證，對材料的選擇以及產品的生產測試與認證通過也有更嚴格的要求。此外，之前晶圓廠基本都在擴產12英寸晶圓，但這對汽車芯片的擴產幫助不大?！?/p>

先進封裝有利實現差異化，但不足以解決當前困境

電氣化、網聯化和智能化驅動汽車搭載的芯片越來越多，汽車芯片封裝也成為封裝領域發展最快的市場之一。當然，這不僅僅是更多的芯片而已，更多的芯片必須正常工作，而封裝是其中的關鍵組成部分。

另一方面，汽車制造商也開始擁抱創新的封裝形式，這些先進封裝可以支持更高的集成度和更低的寄生效應，幫助車企在競爭越來越大的市場里實現自身的差異化。奧迪就曾說過，半導體的所有差異化都將會是封裝，通過縮減整體尺寸，有了更好的散熱和更低的電損耗，封裝就可被用于將性能提高到更高的水平。

那么，汽車芯片的封裝能否向先進封裝轉換，以解決當前這一困局？對此，鄭剛認為，汽車芯片由于自動和輔助駕駛等技術驅動，已經慢慢向先進封裝靠攏，但這是完全不同的應用，而且還不足以解決目前成熟工藝產能不足帶來的困境。為配合新的技術需要，則需要更多的成熟半導體車載產品來配合。而這在另一方面又加劇了目前普遍存在的產能不足的問題。

談到汽車芯片封裝面臨的實質困難和挑戰，鄭剛指出，汽車芯片相對消費電子芯片來講量小種類多，其會導致產線的有效利用率或有效生產效率下降。目前，集成電路制造產業資源調配也因為疫情而催生和影響的應用市場變化而發生了此消彼漲的現象，盡量有效集中量產以提高產線的利用率則是較為可行的短期解決方案之一。長電科技一直在積極的與產業鏈合作伙伴一起來共同探討最佳的路徑，在滿足市場短期需求的同時，促進整個產業鏈長遠，健康的發展。

結語

長遠來看，汽車搭載半導體價值量的增加，汽車電子等集成電路應用市場正面臨著前所未有的機遇和挑戰，汽車智能化的發展也給芯片成品制造行業帶來很大的機遇。例如，面對汽車智能化這各市場機遇，長電科技今年成立汽車電子事業部，持續提高內部車規產品體系整合和系統完善，同時與業務部門一起與車載主機廠和芯片廠緊密合作，促進集成電路成品制造上下游企業共同進步。

但論及當下也不乏挑戰，伴隨需求的激增，封裝產能也需要擴大。然而，封裝廠利潤僅僅是晶圓廠利潤幾分之一，所以封裝廠在增加產能方面有更多的猶豫。封裝設備也存在短缺，由于制造設備所用半導體的短缺，一些設備的交期增加到40周，而且漲價普遍，這使一些中小規模的廠商處境更為堪憂。（Jimmy）

,9酷影院,mo玻尿酸,國產手機軟件下載 http://www.cityruyi.com/lm-2/lm-3/13169.html