額溫槍讓MCU爆量成長!如何抓住這個接地氣的大商機?

近來新冠肺炎疫情在世界各地出現大流行,可以快速量體溫的額溫槍需求,也呈現爆發式成長。根據台灣主要供應額溫槍微控制器(MCU)的廠商指出,在疫情持續發酵下,目前已接獲的訂單量已是去年的七倍,雖然大家都全力趕工,但仍然有無貨可交的感嘆。

據了解,原本就是額溫槍微控制器大廠的盛群、松翰、紘康及偉銓電等公司,不僅現有庫存早在農曆春節前後就已經被掃光,目前訂單都已排到六月,但來自中國大陸的額溫槍生產商,新的訂單仍然源源不絕地湧入,並且轉移下單目標至新唐、九齊及凌通等業者,希望能夠搶下足量的MCU,生產更多的額溫槍及耳溫槍,協助世界各國一起對抗新冠肺炎疫情。

額溫槍使用的主要晶片微控制器(MCU),是半導體產業中一個歷史相當悠久的產品,應用也是五花八門,包括按鍵遙控制、鍵盤滑鼠、電子錶、電動牙刷、血糖計、血壓計、電錶、煙霧偵測器、馬達控制、車用電子等,範圍從最低階的消費性電子玩具,再到大型的工業機器人或自動化設備,都需要用MCU來協助運算。

而且,在人工智慧結合物聯網(AIOT)的趨勢下,新的應用又會不斷出現,由於各種電子產品都需要進行智慧化升級,也要支援聯網功能,過去常採用的8位元MCU應用,會更全面地轉向32位元,也形成如今MCU市場供不應求、百花齊放的熱鬧景象。

從產品分類來看,半導體除了記憶體以外,通常可以分為處理器(Processor)、半客製化積體電路(Semi custom IC)、全客製化積體電路(Full custom IC,或稱ASIC,特定應用積體電路)等三大類。微控制器就是被列入第一類,同類產品還包括中央處理器(CPU)、繪圖處理器(GPU)、數位訊號處理器(DSP)、微處理器(MPU)等。

在這些處理器產品中,都是屬於比較標準化、硬體不需客製化的類別,也就是說,客戶在取得微控制器硬體後,可以根據自己的軟體程式決定運算內容與結果。因此,程式設計師若寫什麼程式,MCU就做什麼事,功能是固定的,所以一般也稱為「通用型積體電路(General purpose IC)」,與特定應用積體電路(ASIC)剛好呈現明顯的對比。

從微控制器的基本定義,也可以推敲出產業的兩個基本特色。第一,MCU產業進入障礙高、產品研發時間長,通常新公司至少要熬個五年以上,才可能把技術平台建立起來,並且獲得客戶試用及採納的機會。

其次,由於MCU是一種基礎的技術平台,可以持續變化出許多應用領域,而且產品生命周期長,客戶一用就可能是十幾年,因此只要打進供應鏈,客戶不會輕易更換,被取代的機會較低,因此也不太容易淪為聯發科董事長蔡明介所描述的「一代拳王」。

前述MCU市場的特性,最近剛好有一家在台灣新股掛牌的公司,就是很好的案例。這家於三月底在台灣上櫃的MCU公司,名字叫應廣科技公司,該公司創辦人兼董事長唐燦弼就說,公司取名「應廣」,就是取MCU「應用很廣」的意思。

此外,應廣已是唐燦弼第二次創業成功的公司,他第一次創業時,產品是以掃描器與數位相機等資訊業用的晶片為主,當時創業五年就賣掉了,後來他再度創業,在選擇題目時,覺得資訊產品變化太快,很容易在改朝換代中被淘汰,因此便選擇可以長期累積技術且生命週期較長的微控制器產品,果然後來公司一直熬到第五年,產品才終於打進第一個客戶。

不過,由於MCU是一個歷史悠久的產業,因此,這個行業的主要競爭對手,都是具有悠久歷史的傳統半導體大廠,尤其是同時擁有IC設計能量及晶圓製造的大型IDM(整合製造元件)公司,一直就是佔據MCU大半江山的主要供應族群。

例如,在高階32位元及16位元MCU市場,主要供應商有日系的瑞薩(Renasas)、東芝,歐系的恩智浦(NXP)、意法半導體(ST Micro)及英飛凌(Infineon),美系的德儀(TI)、賽普瑞斯(Cypress)及韓系的三星等,至於在 8位元MCU供應商部分,除了前述大廠都還有擁有一些市占外,還要加上美系的微晶(Microchip),以及眾多的台灣廠商如盛群、義隆、松翰等。

此外,由於MCU應用範圍廣泛,要和不同應用客戶建立深入的合作關係,例如車用MCU就與各國汽車供應鏈綁得很緊,因此傳統上屬於汽車強國的歐系、日系及美系汽車工業,就衍生出像恩智浦、意法、瑞薩及賽普瑞斯等車用MCU大廠,而且各家廠商市占率最多只有一、兩成,供應商相當分散,與資訊產業很不一樣,像電腦及伺服器用的CPU市場,英特爾一家就獨占八成,或是早期的DSP市場,德儀市占也高達五成。

不過,近年來由於電子產業不斷進步,新應用也快速出現,許多傳統MCU巨人也逐步退出低階消費性市場,轉進更高階的工業控制、汽車控制市場,也讓亞洲一些新進業者有機會大舉切入,其中以台灣及大陸業者受惠最大。

因此,如果要預測未來MCU市場的發展趨勢,兩岸企業將極具潛力,尤其是晶圓代工產業日益壯大,與無晶圓廠IC設計公司緊密合作,很可能大幅度改變MCU產業的面貌。 

其實,「IC設計+晶圓代工」的模式,早已是近三十年來半導體產業的發展主軸,也是兩岸半導體業者給全世界帶來的重大創新與貢獻。也因為像台積電、聯電、中芯、格芯、三星等晶圓代工廠的加持,讓眾多

小型、具創新力的設計公司能夠因此獲得支持甚至站上世界舞台,並逐步從大型IDM廠手中搶到更多的市場大餅。

「IC設計+晶圓代工」的合作模式,過去已有很多成功案例,其中CPU及GPU市場最為明顯。例如從公司創立時就在台積電下單的輝達(nVidia),已是全球繪圖晶片市場的龍頭,至於近年來急速竄出的超微(AMD),也給英特爾很大的競爭壓力,而超微結盟的對象也一樣是台積電。

事實上,由於晶圓代工業不斷吃掉IDM大廠的發展空間,因此很多IDM廠也領悟了「既然打不過、就加入」的道理,乾脆自己的廠也不蓋了,把訂單都交給晶圓代工廠。例如瑞薩近來就把大筆車用MCU訂單交給台積電,至於意法也加速與台積電合作氮化鎵(GaN)的製程技術開發。 

當然,MCU採用的製程技術,不管8位元到32位元,使用的製程都不是很先進,因此,IDM廠商在成熟的製程上,還能保持一定的晶圓產能與生產良率,因此被取代的壓力不像技術最先進的產品那麼大,例如像CPU或GPU這種HPC(高速運算晶片),由於都要採用最先進的七奈米或五奈米製程,因此包括超微、輝達甚至英特爾等公司的產品,如今都只能委託給技術更先進的晶圓代工廠如台積電生產了。

此外,由於市場競爭激烈,歐美及日本等傳統大廠,也都經歷承一連串的合併與收購,例如賽普瑞斯併了原本從美商超微(AMD)公司獨立出來的飛索(Spansion)及富士通的MCU部門。另外,恩智浦併購了美系的飛斯卡爾(Freescale)後實力大增,另外微晶(Microchip)則收購愛特梅爾(Atmel),讓同為競爭對手的意法緊張了好一陣子。

此外,去年十一月,台灣的新唐電子也宣布,將以2.5億美元收購日本松下(Panasonic)公司旗下的半導體事業部PSCS。松下這個部門主要營業項目除了影像感測器及各種類比IC外,另一個主力產品就是MCU。這個收購案也顯示日本半導體業因為近年來減少研發與技術上的投資,必需與台灣合作才能找到新的成功模式。

由於MCU是一個與市場應用結合很深的產業,也可以說是最「接地氣」的產業,在大陸積極發展半導體產業下,許多產品應用都會用到MCU,因此,目前也有中穎、納思達、東軟載波、兆易創新、華大半導體、靈動微電子、復旦微電子、上海貝嶺等公司逐漸脫穎而出,未來在大陸龐大的內需產業帶動下,例如大陸的汽車產業,還有物聯網、工業控制、新能源及醫療等產業,未來每個行業都能培養出龍頭企業,當然也能扶植出幾家國際級MCU企業,這些新變化,將是未來改寫MCU產業風貌最重要的觀察指標。

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