車用市場看 TI 三大策略

圖說:TI將以自主產能,支持客戶成本競爭力。圖為2022年5月TI為Sherman基地第一座12吋晶圓廠(SM1)舉行動土典禮 (圖片:TI)

汽車及工業控制市場,是德州儀器(TI)營收兩大支柱。2024年TI年度營收156.4億美元,來自汽車市場的營收佔35%,工業市場佔34%,兩者合計佔營收近七成,長期以來一直維持著穩定的毛利率。

在汽車市場,TI以產品、產能、上市時機三大策略為長遠布局。每項產品推出時,總是同時肩負兩大使命,一是成本效益,二是加快上市時機。

成本效益方面,TI身為IDM廠,產能佈局在全球15處,從晶片設計、製造、封裝、測試到出貨,每年生產100億顆晶片。TI計畫透過提高製造產能投資,支援未來數十載的需求成長,簡言之,希望透過一條龍的自製自銷,支持客戶更具成本效益。目前,TI的產能有80%自製,未來目標希望在2030年,TI百歲之際,產能自足率達95%。

TI針對先進12吋晶圓廠的產能建置,始於2003年。這一年TI在德州Richardson,大手筆買下一大塊地(92英畝),隨後於2009年打造完成全球第一座類比晶圓廠(RFAB1)。2019年,在RFAB1廠開幕後10年,TI宣布再蓋第二座12吋廠(RFAB2),緊接著隔年動土,並於2022年開始量產。

2021年6月疫情期間,TI買下美光位於猶他州Lehi的12吋晶圓廠(LFAB1),9億美元的併購價格可說相當划算,市場人士指出,這幾乎只有市價的兩成。這項併購不僅提升了TI的12吋產能,同時還讓製程邁進65奈米及45奈米,讓TI的類比IC及嵌入式IC,更具成本競爭力。

2023年,TI接著在猶他州Lehi投資110億美元興建12吋晶圓廠(LFAB2),同時也對附近學區的科學人才養成計畫,投資900萬美元。TI宣布LFAB2是最先進的節能工廠,今(2025)年就可100%使用再生能源。

TI在德州的第二個製造基地在Sherman,2021 年 11 月,TI宣布將在Sherman基地興建四座12吋晶圓廠(SM1,SM2, SM3, SM4),此基地的第一座晶圓廠於2022年5月動土後,將於今(2025)年投入生產,每天可生產1億顆以上的類比 IC及嵌入式IC。

除了晶圓製造的產能布局,TI在先進製程與先進3D封裝也透過併購與投資,掌握3D封裝技術,將元件模組化。

2024年8月,TI與美國商務部簽署一份初步協議,根據《晶片與科學法案》,TI將獲美國政府高達16億美元的資金補助,支持正在德州和猶他州興建的三座12吋晶圓廠。

為了深耕汽車市場,TI早在十年前就成立任務團隊,和車廠保持綿密互動,隨時把TI最新的產品及技術資訊提供給車廠。「系統層級的驗證」是TI推出電子元件時,帶給車廠及其一階(Tier 1)、二階(Tier 2)供應商信心的投資。TI 臺灣業務與應用事業現場應用工程師經理林詠進表示,如今一輛汽車可能會用到1000多顆IC,開發時間大幅縮短到三年,甚至兩年,唯有創新、打破傳統思維,才能把握時間快速上市並保持成本競爭力。

圖說:TI 臺灣業務與應用事業現場應用工程師經理林詠進

為協助客戶加快開發時間,TI在開發車用元件時,會預先做好一些可靠度驗證。如此一來,客戶端的工程師拿到開發板時,就可大幅縮短開發時間。

如今全球車廠紛紛成立新團隊,苦思如何為新車找到具有價格競爭力的新策略。在汽車電子領域,TI累積多年經驗,產品線涵蓋整套自動駕駛輔助系統(ADAS)、車身電力、車燈、車用資訊娛樂系統(IVI)以及電力系統等,強調可以提供一站式的解決方案。

2025年4月,TI鎖定安全與自動化這兩大關鍵,推出多款車用晶片,包括車用光達、時脈,以及雷達晶片,協助汽車製造商(車廠)、車廠Tier 1、Tier 2供應商的工程師,提高先進駕駛輔助系統(ADAS)的可靠度,以吸引終端購車客戶。

光達(LiDAR)和雷達(Radar)是兩種常見的感測技術,兩者各具優勢。光達優點在於更清晰、更長距離的偵測,而雷達則擅長在惡劣天候下提供穩定感測。

光達感測方面,TI針對汽車市場,近期推出的光達雷射驅動器(LMH13000)是業界首款可讓光達更小巧、快速、安全的關鍵元件,適合應用於自駕車的即時障礙物偵測,並做出緊急反應。TI表示,這項產品相較於離散式方案,測距距離增加了30%。在反應速度上,超高速表現可以在800皮秒(ps, 1皮秒為千億分之一秒)。在電路製程的設計上,整合了LVDS、CMOS及TI著名的TTL,省電效益顯著,不需再加大電容或外部電路,可大為簡化設計流程。這款驅動器可讓工程師打造出小巧、經濟實惠的光達模組。

針對雷達感測器,TI推出新款前方與轉角毫米波雷達感測器(AWR2944P),這是基於早先推出的AWR2944平台,進一步開發的新產品,特色在於擴大偵測範圍、提高焦度準確度,並加上更精密的演算法,可以安裝在車前及側邊轉角,作為自駕車碰撞預警、速度測量、盲區偵測。

毫米波的最大優點在於,不受天氣影響,無論是雨天,陰天,或進出隧道,都可以清楚偵測障礙物。啟碁與TI合作,採用TI毫米波雷達感測器AWR2243及AWR2944,開發出邊角4D影像雷達(Edge Corner 4D Image Radar),以及集中式4D影像雷達(Centralized 4D Image Radar),呈現更精準的雷達技術。

啟碁車用產品中心經理簡子旻表示,因應先進駕駛輔助系統(ADAS)及未來自駕車市場,雷達感測必須更加精準,並提高對環境的感知能力。他指出,傳統的雷達,角分辨率可能5度、10度,當車子周遭出現兩個靠得很近的物體時,極可能會誤判為單一個體。如今影像雷達定義在一度左右,意味著遠方兩個物體即使只相差一度,也可清楚分辨。

圖說:啟碁車用產品中心經理簡子旻

第二個重點是雷達要能夠偵測到物體的高度。簡子旻指出,傳統雷達測量到與物體的距離、角度、速度之外,如今新增了對高度的偵測,所以,高度就就是新款雷達優化的第四個D。

簡子旻強調,有了高度的資訊後,就能夠更清楚掌握周遭環境。舉例而言,在高速公路,儘管上方有一座橋樑橫跨,但車輛在橋樑下方,還是可以通過。又或者前面車子有紙箱掉下來,雷達也能偵測到地面有障礙物。

此外,考量到汽車的算力提升,啟碁也推出集中式4D影像雷達。所謂的集中,是指把雷達蒐集到的所有資料,集中送到汽車的大腦去做運算。如此一來,雷達的架構可以變得更精簡、尺寸優化縮小、成本也可將低。

2008年,IC發明50週年,TI以IC發明人Jack Kilby的姓氏,成立Kilby LAB。這座實驗室廣納一流技術人才,肩負研發創新的使命,完全沒有任何商業壓力。

幾年前,Kilby LAB研發出的「體聲波」(簡稱BAW, Bulk Acoustic Wave)技術,進一步被商品化了。BAW的高精度時脈,可讓雷達同步、影像融合。在車聯網與車通訊上,BAW可避免資料傳輸延遲或錯誤。此外,電動車功率控制模組,BAW可穩定控制脈衝以管理電池與馬達效率。

TI 採用BAW技術,開發出業界首款車用BAW時脈元件,為汽車電子系統帶來可靠性、抗干擾性與精確度的優勢,無畏汽車高低溫變化、震動,或是一大堆電子元件同車帶來的電磁干擾,支持工程師為汽車設計可靠的ADAS及車載資訊娛樂系統。

根據TI研究,採BAW技術開發的振盪器(CDC6C-Q1)及兩款時脈產生器(LMK3H0102-Q1, LMK3C0105-Q1),破解了過去石英時鐘的困擾,可靠度提高了100倍。

TI提前布局車用領域,也看好48V將是未來趨勢。目前汽車採用的電壓為12V,且行之有年,一但電壓上升四倍到48V,意味著電流將變成原來的四分之ㄧ,如此一來,線材可以省75%~85%,車重將可減輕。空出來的空間可放更大顆的電池,解除里程焦慮。

傳統車輛使用 12V 電氣系統,已經無法支撐現代汽車大量的電子裝備與高功率元件(如主動避震、電子渦輪、電動壓縮機等)。48V 系統的出現補足了這一點,提供更高功率,同時減少電流,降低熱能損耗與線材重量。

目前已經有輕度混合動力車(Mild Hybrid, MHEV)部署48V 系統,支援啟停、煞車能量回收等功能。對車廠來說,需要克服的挑戰是12V與48V雙電壓系統的複雜性與安全性考量。往好處想,隨技術成熟與量產擴大,48V 系統成本可望快速下降。

對於未來汽車將透過軟體升級的軟體定義車輛(SDV)趨勢,車廠和Tier 1供應商,將會緊握系統軟體的主導權,相較之下,臺灣大部分車廠Tier 2供應商,似乎找不到施力點。對此林詠進表示,Tier 2供應商的確必須對Tier 1供應商及車廠,有非常高的敏銳度,要知道車廠的取向,是否願意跳脫舊思維,採用新設計。他強調,由於TI已經和車廠有很密切的聯繫,因此,Tier 2供應商可以透過TI獲得車廠的動態及新資訊。

圖說:Anant Sinha是TI高速放大器應用工程師,專精於放大器IC的測試驗證。

「在車用市場,能夠擁有軟體,就能走得更遠。」「Tier 2供應商可以透過TI當作橋樑,得知車廠下一代即將採用的系統」,林詠進表示,Tier 2供應商透過整合方案,可享有TI較好的支援,一旦提出TI的解決方案時,車廠早已知道TI的產品,因此,不會感到意外。他認為,「這是Tier 2供應商唯一的出路!」

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