整體而言,環旭USI的發展策略有三個部分:全球化、多元化、模組化,從這三個面向去發展產品跟業務,所以大概在七八年前,就已經開始進行全球布局。多元化是指從不同的產品面向,USI發展汽車電子、通訊、工業與消費性電子等領域,所以多元化就是讓我們不只是專注在某一個產品,是穩健的在各個領域,都要同步發展。模組化也是重點,像SiP或是微小化這部分,環旭這十年來,已經生產銷售了50億個模組,一年大概5億。
環旭深耕汽車電子40餘年
環旭在汽車電子領域深耕已超過40年,整體而言,在汽車產業,大概分成三個部分一個是傳統汽車零組件,再來是電動車的電源、動力系統與功率模組(Power Module),另外一個就是在自駕車跟互聯網裡面的NVD、IVI、Infotainment。領域包括燃油車與電動車,像雨刷、燈、電動門、電動椅,這些比較傳統的;另外,EV、xEV與電源和動力系統有關的,都是USI投入的。
自駕車的物聯網、車聯網聯接(Connectivity)很重要,因為要對外通訊,不管現在的4G、5G,甚至將來的6G,協助車輛各系統聯網的裝置稱為NAD(Network Access Device),相關技術研發是環旭近期的重點項目。另外,現在電動車裡面的車用資訊娛樂系統(Infotainment)持續升級,車用螢幕越來越大,甚至導入曲面大螢幕,取代原來的儀表板,娛樂、冷氣的操控,稱為Invehicle Infotainment(IVI)。
整體而言,大概從距今3~5年就感受到汽車電子與電動車的成長力道,不單單是從新聞媒體、網站或產業研究機構的資料顯示,更重要的是因為與客戶的關係,透過密切而長期的合作,更可以高度掌握產業發展的脈動。最明顯就是RFQ,朝向正確的方向發展,客戶會回饋更多RFQ,反之,RFQ就會變得越來越少。
掌握電動車三電解決方案
電動車架構以三電系統為主,包括電池、電機和電控。環旭電子研發處經理廖銘政提到,除了協助客戶生產以外,環旭還非常重視設計驗證計畫執行,以提升產品品質。USI解決方案如電池管理系統(BMS),主要的作用在於監控電池工作狀態、確保電池使用安全、維持電池組電壓和電量平衡,以延長電池組的壽命。電力分配產品為高壓配電單元(Power Distribution Unit, PDU),主要是確保整車的電力系統傳輸穩定,也會即時監控車子高壓系統的絕緣故障、斷路故障、接地短路故障。另外,包括電源供應的OBC與DC/ DC轉換器、散熱系統的高壓電驅動壓縮機逆變器及高壓冷卻液加熱器、動力傳送系統方面的高壓牽引馬達逆變器控制板與Gate Driver等,三電系統的解決方案都具備。
電動車採用許多高壓元件,在組裝與測試上會面臨一些額外的挑戰,為維持組裝的品質,大部分都會導入自動化組裝的系統架構以進行自動化生產,在測試方面則會特別著重於高壓測試,還有一些跟安規安全性有關的測試,如果產品是屬於安全件會特別要求功能性安全(Functional Safety),也會與客戶進行更多討論是否增加Fault Injection測試,確保產品的功能安全沒有問題。設計階段就要將安全需求導入,設計成本與設計需求也必須符合,強調Design for Testing與Design for Manufacturing。
在規格演進部分,目前電動車電壓大部分都是400V或是800V系統,隨著第三代半導體碳化矽(SiC)的發展,未來電動車將朝向1,200V系統發展。另外,傳統車輛弱電就是低壓部分,大都是12V系統,這部分趨勢將朝向48V系統發展;其負載效益會提升且更加省電,因為電動車是屬於高壓系統才可以支撐48V系統的轉換。
電動車帶動造車新思維
在汽車產業,品牌車廠被稱為OE,像MIH這樣想把車輛製造轉變為模組化的概念,過去較為少見,因為每個品牌商都有其特殊的設計理念,但從MIH這類供應商角度去做則是從供應上去提案,它不見得會採納,每個車廠有它的供應鏈,要看OE的態度,因為每一家OE設計理念不同,包含從選擇IC半導體、電池、馬達,都有各自的理念與獨特的考量。
從設計角度來觀察,廖銘政表示,整合型設計則是越來越常見,例如將OBC與Inverter整合在一起,從OE的角度去進行整合,則是現在常見的做法。未來電動車普及的關鍵,除了成本之外,像是充電樁,這類基礎建設的普及化也相當重要,對電動車的普及非常有幫助。
碳化矽(SiC)功率模組的用量未來兩年會因為電動車電池組朝更高電壓發展,而顯著帶動其成長,但這牽扯到產能、用量、價格等,所以往高壓去轉變,是一個漸進的過程,一開始會由中高階車款先導入。而隨著車輛電氣化的發展,IC在車輛中的占比越來越高,晶片公司與汽車業互動頻繁,甚至會主導一些規格,因為汽車的生命週期(Life Cycle)相對較長。對OE來講,掌握關鍵技術,包括電池與自駕車的程式,也是發展重點。
因此,部分車廠開始主導軟體定義汽車(Software Defined Vehicle, SDV)概念,發展訂閱服務,許多大型車廠投入OS的開發,包括特斯拉(Tesla),未來自駕車時代,功能服務透過軟體選購,就像智慧手機一樣。
車輛電氣化推波產業鏈重組
以汽車產業鏈來說,可以分為品牌商OE、Tier 1、Tier 2。USI很多情況是扮演Tier 2跟Tier 1做生意,也有一些生意是扮演Tier 1直接對OE。電動車帶動Tesla這類新創的車廠,產業鏈出現重整,OE跳過Tier 1直接找Tier 2的情況越來越常見,原來的Tier 2就變Tier 1。環旭現有數家車廠客戶,以前的模式是Tier 1設計一個POC想辦法推銷給車廠,因為過去車廠更專注於機構,所以與電有關的裝置大多是交給Tier 1協助設計規劃,OE覺得可行就將其商品化,並與Tier 2合作從材料購買到設計探討,進到設計驗證與生產,這是USI過往扮演的角色.但是因為電動車的崛起產業結構與分工出現一些轉變。
也有些車廠涉足原本Tier 1設計部分,只是車廠依然沒有投入製造,也不想負責驗證,所以變成只做設計,驗證、生產測試的部分跳過Tier 1,直接與具備製造能力的Tier 2合作,協同USI這類的供應商來協助OE執行,進而順利把產品推進到大量生產階段,而且有越來越多車廠在探詢相關的可行性。
台商擅長生產製造,產業鏈的解構與重組對USI來講相對利多,不管是扮演Tier 1、Tier 2,次系統的生產製造就需要USI,因為OE掌控的是最終組裝,因此也出現稱為JDM(Joint Design Manufacturing)的製造模式,所以環旭可以同時扮演Tier 1或Tier 1.5甚至Tier 2,說明USI其實是一個高度彈性的公司。