近年台積電持續推動供應鏈在地化，在烏俄戰爭後，全球半導體產業一度面臨氖氣短缺的問題，導致氖氣價格大幅飆升，更加突顯供應鏈在地化的重要性。綜觀晶圓製造成本結構，矽晶圓佔比約30~35%、光罩佔比約10~15%，化學藥劑、特殊氣體......等佔比約5~10%。儘管化學藥劑、特殊氣體成本佔比不高，卻是攸關製程良率的重要一環，2019年4月台積電南科14B廠就爆發出光阻劑材料汙染事件，導致10萬片晶圓報廢，損失高達5.5億美元。 半導體特殊氣體主要分為四個等級，難度由高到低分別為第一級「合成」、第二級「純化」、第三級「混氣與轉充填」，以及第四級「微量分析、特殊部件設計組裝」，越前段的製程享有越高的毛利率。 而在半導體製程的不同階段，會分別需要使用不同的化學藥劑或特殊氣體(詳見【圖一】)，目前台積電所使用的化學藥劑、特殊氣體，主要是由海外廠商供應，例如特殊氣體供應商普萊克斯(Praxair)、林德(Linde)、大陽日酸(Taiyo Nippon Sanso)、液空(Air Liquide)，光阻劑供應商JSR、信越(Shin Etsu)、杜邦(DuPont)，研磨液供應商Fujimi。 【圖一】半導體製程特殊氣體及化學藥劑 1. 爐管鍍膜、化學氣象沉積(CVD)製程： 主要目的是要讓矽晶圓上附著二氧化矽(SiO2)、(氮化矽)Si3N4薄膜，需要使用一氧化二氮(N2O)、矽甲烷(SiH4)；如果是先進製程，對薄膜的緻密度、平滑性、摻雜兼容性......等要求更高，會需要使用矽乙烷((Si2H6)，產品單價是矽甲烷的100倍；而未來更尖端的製程，有可能會需要使用矽丙烷(Si3H8)，產品單價是矽乙烷的5倍。 在薄膜沉積製程完工後，仍會有一些氣體殘留在設備中，此時需要F2、N2進行清潔，確保設備潔淨度符合標準。 2. 深紫外光(DUV)微影製程： 先在鍍上薄膜的矽晶圓表面，塗佈一層光阻劑，再用準分子雷射將光罩畫好的電路圖轉印到矽晶圓表面，最後用顯影劑將不必要的光阻層去除。由於不同製程節點，將使用不同波長的深紫外光，也會連帶影響到準分子雷射氣體的材質，主要分為氟化氬(ArF)、氟化氪(KrF)兩種。 在製程持續期間內，氟化氬、氟化氪氣體將持續耗損，而氖氣也因暴露在大量離子中而摻入雜質，導致純度降低，每隔一段時間就需要更換。氖氣依照純度區分，可分為粗氖、純氖、電子級氖、電子級氖混氣(Ne Mix)，在烏俄戰爭前，烏克蘭佔全球電子級氖氣供給約70%。 在烏俄戰爭後，全球電子級氖混氣價格大漲數十倍，主因氖氣佔半導體製造的成本比例很低，比起停產的損失，廠商更願意高價收購，以維持產線運作。儘管部份設備業者曾提出減少氖氣用量30%的解決方案，但將會導致設備腔體加速耗損，考量設備折舊成本昂貴，這個方案只能作為暫時性替代，無法成為主流。 然而，近期受到成熟製程晶圓代工產能利用率下滑、記憶體減產、廠商囤貨告一段落......等因素影響，電子級氖混氣價格已大幅回落，短期內恐難以回到年初高點。 3. 蝕刻製程： 根據微影製程所繪製的電路圖，用六氟丁二烯(C4F6)、四氟化矽(SiF4)......等氣體，將先前附著在矽晶圓表面二氧化矽、氮化矽薄膜去除。 雖然上述製程所使用到的化學藥劑、特殊氣體，多數是由海外廠商供應，但商業模式通常是由海外母公司負責第一級、第二級前段製程，再由在台獨資或合資子公司負責第三級、第四級後段製程，或是透過代理商銷售，故相關合資廠商、代理商皆受惠於台積電對半導體級化學藥劑、特殊氣體的需求；此外，許多本土供應鏈，也積極發展半導體級化學藥劑、特殊氣體，受惠於台積電推動供應鏈本土化，供貨比重逐漸提升，也持續朝高技術門檻、高附加價值的產品發展，更值得持續追蹤。

本篇為2019年1月16日提供給「基本/加值版會員」的定錨獨家產業報告，非當前最新看法，若您希望能即時收到更多定錨獨家產業報告，可以參考「訂閱方案」(連結)，以每個月199/399元的價格訂閱「基本/加值版會員」。 我們曾在2018年10月底舉辦「2019年電子終端產品趨勢」講座，提出對2019年Smart Phone設計趨勢的看法，本篇文章主要是更新Smart Phone產業趨勢的相關資訊，內容包括出貨量展望、屏下指紋辨識、光學鏡頭、折疊式手機、5G。 1. 出貨量展望 定錨預估，2018年全球Smart Phone出貨量僅14.57億支，YoY -2.6%，較前次預估值15.03億支大幅下修，主要是中國市場需求疲弱，品牌業者面臨庫存調整，尤其以Vivo調整幅度最大。在主要品牌業者之中，以華為、小米成長動能較強，Samsung、Apple、Oppo、Vivo則呈現衰退(詳見【圖一】、【圖二】)；此外，二線品牌業者在2018年接連傳出財務危機，出貨量持續大幅下滑，導致市場結構趨於寡佔。 【圖一】全球Smart Phone出貨量 【圖二】全球Smart Phone主要品牌市佔率 領導品牌Apple出貨量持續下滑，在2018年出貨量僅達2.06億支，低於前次預估值2.15億支，反映iPhone XR銷售動能不如預期。定錨認為，除iPhone XR創新不足、定價過高之外，中美貿易戰激發中國消費者民族情緒，進而購買華為手機、抵制iPhone，可能是Apple在大中華市場銷售成績不如預期的主因。 展望2019Q1，iPhone在中國市場銷售表現持續疲弱，陸系品牌華為、小米、Oppo新機將會提前上市，彌補iPhone的銷售缺口。此外，中國4G滲透率已達100%，過去以中國市場驅動成長的Oppo、Vivo將面臨成長瓶頸。市場預期，在陸系品牌業者之中，華為、小米成長動能將優於同業，Oppo出貨量將小幅下滑，Vivo則因庫存問題較為嚴重，沒有讓新機提前上市的計畫，出貨量恐持續衰退。 值得一提的是，2019年華為手機出貨量將達2.25億支，YoY +11%，首度超越Apple，躍居全球第二，僅次於Samsung。 由於iPhone XR庫存問題相當嚴重，供應鏈在2019Q1恐面臨沉重的砍價壓力，預期砍價幅度將落在15~20%，預期組裝廠、零組件廠在未來一季，營收、毛利率都會持續創新低。儘管客戶結構較分散的零組件廠，可望接獲華為、小米的急單，稍微彌補Apple訂單下滑的缺口，但陸系品牌手機定價普遍較低，通常採用較低規格的零組件，故Apple市佔率下滑、陸系品牌崛起，對零組件業者來說絕非利多。 2. 屏下指紋辨識 在Samsung及陸系品牌積極導入下，維持預估2019年屏下指紋辨識IC出貨量1.90億顆，包括超音波式0.35億顆、光學式1.55億顆(詳見【圖三】、【圖四】)。 【圖三】指紋辨識IC出貨量 【圖四】屏下指紋辨識滲透率 超聲波式屏下指紋辨識模組單價，約落在12~15美元，遠高於光學式屏下指紋辨識模組5~6美元，預期只有Samsung Galaxy S系列會採用。超聲波式屏下指紋辨識主要採用Qualcomm解決方案，模組貼合代工廠為GIS-KY、歐菲光。其中，GIS-KY因貼合良率較佳，取得較多的訂單分配，儘管iPhone XR出貨量面臨下修，2018年12月營收仍維持強勁成長，與TPK-KY分道揚鑣，驗證我們在前次講座提出的觀點。 光學式屏下指紋辨識，因成本較為便宜，將成為市場主流，陸系業者匯頂、思立微，台系業者神盾、敦泰，較具產業代表性。其中，神盾將獨家取得Samsung Galaxy A系列訂單，並取得陸系品牌部份訂單，預估2019年光學式屏下指紋辨識IC出貨量5,000~5,500萬顆，僅次於匯頂。產品ASP在2019Q1將維持在4.0~4.5美元，並在2019Q4思立微、敦泰加入競爭後開始跌價，2019Q4將滑落至3.0~3.5美元，全年平均ASP約在3.5~4.0美元。 值得留意的是，近期傳出Samsung Galaxy S10有意放棄Qualcomm解決方案，轉單神盾。若是如此，神盾出貨量將大幅上修，但也不排除這是Samsung逼迫Qualcomm降價的兩手策略。 此外，光學鏡頭業者也是屏下指紋辨識趨勢的受惠者，每片模組都會搭載一顆2P或3P鏡頭，目前神盾、匯頂主要採用新鉅科的鏡頭，少量採用大立光的鏡頭，未來台系業者玉晶光，陸系業者舜宇、丘鈦，都有機會切入供應鏈。儘管2P、3P鏡頭單價遠低於5P、6P的攝像鏡頭，利潤也較差，但對於業者來說仍不無小補。 3. 鏡頭模組 預期Samsung在2019年新機鏡頭模組規格會有較大幅度的升級，搭載三鏡頭、雙鏡頭的手機出貨量，將分別達到8,000萬支、2億支，鏡頭需求量增加80%。而2019年iPhone新機鏡頭模組規格，市場看法較為分歧，有些認為會在兩款OLED機種搭載三鏡頭，有些認為全部都不會搭載三鏡頭；定錨認為，應會有一款最高階機種搭載三鏡頭，另外兩款搭載雙鏡頭。 由於Samsung在新機鏡頭模組規格採取更大幅度的升級，以及iPhone在最高階機種導入三鏡頭，預期三鏡頭手機滲透率將達13.9%，較前次預估值7.0%大幅上修。 【圖五】雙鏡頭、三鏡頭手機滲透率 目前已確定Samsung Galaxy S10將採用黑鏡頭，應該是由大立光供應，但還不確定Samsung是否會在中階機種也採用大立光的鏡頭。若大立光順利切入Samsung中階機種供應鏈，則在客戶端供貨比重大幅提升，2019年財測有上修空間。(註：2019年1月11日更新「大立光(3008)：法說會報告」之財測，是以大立光並未切入Samsung中階機種作為假設基礎。) 另外，要留意三鏡頭模組並不需要全部採用高階6P、7P鏡頭，在成本考量下，更有可能是高階、低階鏡頭搭配使用，所以二線鏡頭廠，包括台系業者玉晶光，陸系業者舜宇......等，也都有機會接到訂單。 4. 折疊式手機 維持先前看法，折疊式手機不會在2019年成為市場主流，原因是Fodable OLED螢幕ASP是一般OLED螢幕的兩倍，再加上其他零組件的成本，每支手機材料成本(BOM Cost)要增加100~120美元，產品定價會相當考驗消費者的接受度。 預期2019年只有Samsung會有較大規模量產折疊式手機，軸承由新日興供應，出貨規模則視消費者對定價的接受度而定。而TPK-KY也積極爭取奈米銀技術在折疊式手機上的應用，惟出貨規模不大，短期內業績貢獻度不明顯。 【圖六】折疊式手機出貨量及滲透率 5. 5G手機 由於目前Qualcomm、MTK都只有推出5G Modem晶片，尚未推出整合AP+Baseband的SoC，再加上5G手機前端模組價值大幅提高，初期材料成本(BOM Cost)較高階4G手機增加約100美元，終端售價應會高達1,000美元以上。此外，電信業者在2019年推出5G服務，都是在特定城市試營運，而非大規模商用化，對多數消費者來說感受度不高。故定錨認為，2019年5G手機出貨規模僅在數百萬支，無法引發換機潮。 值得留意的是，Qualcomm與TDK合資子公司，推出RF-360前端射頻模組，將掀起市場結構劇烈改變。Qualcomm RF-360將搭配自家SoC包裹出貨，並給予客戶價格折讓，且能提高Baseband與前端射頻模組的相容性，縮小模組尺寸，非常具有吸引力。尤其2019年推出的5G手機，幾乎都是採用Qualcomm Snapdragon X50 Modem，搭配Qualcomm RF-360前端射頻模組的機率非常高，將對傳統射頻業者造成壓力。 目前看來，Qualcomm將在2019年底前推出全球首款5G SoC，整合AP+Baseband，競爭力進一步強化，預期在2020年Intel推出XMM 8160以前，Qualcomm 5G解決方案沒有競爭對手。 Qualcomm RF-360前端射頻模組，內建整合SAW Filter、BAW Filter的六工器，以及基於砷化鎵(GaAs)製程的PAMiD模組，代工廠為穩懋。因此，儘管在4G時代憑藉FBAR濾波器技術，獨佔高頻PA市場的Broadcom，在5G時代可能會失去優勢，但受惠Qualcomm新訂單的挹注，穩懋營運不致於受到衝擊。

今天超微(AMD)總裁暨執行長蘇姿豐女士，在台北電腦展(Computex 2019)新增的大會專題演說CEO Keynote，為這場活動揭開序幕。 首先登場的，是象徵AMD在伺服器市場吹起反攻號角，基於Zen 2架構、以台積電7nm製程打造的伺服器新平台Eypc Rome。這款處理器擁有64核心、128執行緒，支援PCIe高速傳輸介面，提供更多的I/O插槽，並大幅提升單一插槽的浮點運算能力，相較英特爾(Intel)前一代產品Xeon 8280，Eypc Rome的效能提升兩倍。 由於AMD在伺服器市場已沉寂多年，儘管Zen架構吹起反攻號角，但受限於效能及製程落後競爭對手，市佔率約5~10%。而Eypc Rome為首款以台積電7nm製程打造的處理器，雖然這款產品效能仍落後英特爾最新款Xeon 9282，但因為採用台積電7nm製程，預期在功耗表現上將會勝出，提供終端廠商不同的選擇。國內供應鏈與Eypc Rome最直接相關的，除了提供晶圓代工服務的台積電以外，CPU Socket供應商嘉澤，ABF載板供應商南電也是潛在受惠者。 接下來，蘇姿豐女士介紹AMD新一代消費級GPU ── Radeon RX5700。這款產品的亮點在於全球首款支援PCIe 4.0傳輸介面的消費級GPU，效能稍優於NVIDIA同級產品GeForce RTX2070，根據超微過去的定價策略，市場預期，Radeon RX5700將會開出更甜蜜的價格。此外，蘇姿豐女士也再次強調，AMD已根據Zen CPU及Navi GPU架構為基礎，提供Sony新一代遊戲機Play Station 5半客製化的架構方案。 但我們仍擔憂，GeForce RTX2070只是一款用台積電12nm(16nm改良版)製程投片的產品，而Radeon RX5700是採用最先進的7nm製程，雙方製程相差1.5代，但效能卻沒有大幅提升，且GeForce RTX2070是上市將近一年的產品，有充足的本錢殺價競爭，未來AMD在較劣勢的成本結構下，可能會面臨嚴峻的挑戰。 接著登場的是本次專題演說的重頭戲，也就是眾所矚目的消費級CPU ── Ryzen 3000X系列。 由於去年下半年以來，市場頻傳Intel 14nm產能不足、10nm進度落後，給予AMD在PC、NB市場反攻的機會，因此市場特別重視Ryzen 3000系列的表現，是否能說服PC、NB品牌及ODM廠採用。此外，這也是台積電在華為制裁事件爆發後，堅持不調降財測的唯一希望。 在此之前，Intel搶先發布Core i9-9900KS特別版Desktop CPU，這款產品採用Intel 14nm++製程，擁有8核心、16執行緒，基礎時脈4.0GHz、超頻時脈5.0GHz，效能相當驚人！雖然Intel沒有公布熱功耗(TDP)的資訊，但根據Core i9-9900K的TDP來到95W，這款特別版CPU的TDP很可能會更高。 同時，Intel也對於新一代消費級CPU ── Ice Lake，釋出了更多的資訊。這款Mobility CPU(NB用)，採用Intel 10nm製程(以匣極間距與電晶體密度衡量應稍優於台積電7nm製程)，將以限量發行的方式銷售，效能較上一代產品大幅提升，也優於AMD同樣功耗的產品Ryzen 3700U。 首先登場的是Ryzen 3700X，這款產品擁有8核心、16執行緒，基礎時脈3.6GHz、超頻時脈4.4GHz，不僅核心數低於市場預期之12核心，時脈頻率也上不去，驗證我們在「AMD 7nm樣品初步測試資訊」提出的擔憂，亦即台積電製程在拉高單核頻率方面並沒有優勢。但令人驚豔的是，這款產品的TDP竟然只有65W，超低的功耗，顯現台積電過去長期耕耘手機AP市場磨練出的製程優勢。 接著登場的是Ryzen 3800X，這款擁有8核心、16執行緒，基礎時脈3.8GHz、超頻時脈4.5GHz，再次顯現台積電製程在超頻時脈的劣勢。但相較上一代TDP同樣是105W的Ryzen 2700X，這款產品的效能平均提高15~30%，顯現台積電製程在低功耗的競爭優勢。 目前發表的Ryzen 3700X、Ryzen 3800X，競爭對手分別是Intel Core i7-9700K、Core i9-9900K，兩者在基礎時脈已不相上下，超頻時脈則是由Intel勝出，但AMD的產品擁有更低的TDP，亦即較低的功耗及發熱，實際運作的效能看起來是AMD稍優一些，且Ryzen 3700X定價329美元、Ryzen 3800X定價399美元，非常具吸引力。 最後登場的是本次的旗艦產品Ryzen 3900X。這款擁有12核心、24執行緒，基礎時脈3.8GHz、超頻時脈4.6GHz，缺點仍是在核心數較少、超頻時脈較低，但TDP只有105W非常亮眼。 在本次發表會後，我們對於AMD的表現憂喜參半，Desktop CPU ── Ryzen 3000X系列，對於注重C/P值、低功耗的消費者非常具有吸引力，由於Intel採用10nm製程的Desktop CPU —— Tiger Lake要等到2020年才會上市，AMD的新產品很有機會反攻市佔率。但在NB市場，Intel Ice Lake即將上市，要說服品牌、ODM廠採用Ryzen 3000U系列，恐怕沒那麼容易。而GPU市場，Radeon VII的成本結構遜於NVIDIA RTX 2000系列，且NVIDIA新一代採用台積電7nm製程的產品，已在醞釀當中，也不太容易取得競爭優勢。 至於最重要的伺服器市場，Eypc Rome雖擁有較低的TDP，但效能恐怕不夠好，且Intel將在2020上半年推出採用10nm製程的伺服器新平台，面對2019年美系雲端服務業者較疲弱的換機需求，以及中美貿易戰拖垮陸系雲端服務業者的投資意願，恐怕很難取得優勢。但由於基期非常低，只要多獲得1%的市佔率，都具有非常重大的意義。 總結以上，我們認為Ryzen 3000X系列的銷售成績，將是影響台積電下半年財測的關鍵，各位可以密切追蹤這項議題。

受惠於5G基礎建設及電動車需求，第三代半導體材料氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)，近年成為市場關注的焦點。這類III-V族化合物半導體的生成方式，是置放一塊基板，透過「有機金屬化學氣相沉積法」(MOCVD)或「分子束磊晶法」(MBE)，使III-V族化合物在基板上形成一層薄膜，逐漸堆積成具有厚度的磊晶片(EPI Wafer)，可以想像成洞窟中鐘乳石形成的概念，這個過程稱之為「長晶」。 其實氮化鎵並不是新材料，過去已採用藍寶石基板，廣泛應用在藍光LED上。但如果要有效降低成本，或是提高效能，就必須將基本材質改為矽(Si)或碳化矽(SiC)，因而產生矽基氮化鎵(GaN-on-Si)、碳化矽基氮化鎵(GaN-on-SiC)兩種類別，其中，矽基氮化鎵未來將應用於中高壓功率元件，例如快充接頭、車用半導體......等，而碳化矽基氮化鎵則會應用在高功率射頻元件，例如5G基地台、衛星通訊......等。此外，如果不與氮化鎵結合，以碳化矽材質製造的逆變器，廣泛應用在太陽能、電動車......等領域，缺料問題受全球產業高度關注，已爆發過多次綁料風潮。 但這些技術都還面臨許多瓶頸，至今能穩定量產的供應商不多，所以尚未大規模導入終端應用。矽基氮化鎵面臨的問題，是矽與氮化鎵的熱膨脹係數差異太大，在長晶過程中容易發生翹曲、龜裂或破裂的現象，目前只有少數業者能穩定量產6吋矽基氮化鎵磊晶片。碳化矽基氮化鎵面臨的問題，則是要取得高純度碳化矽非常不容易，且長晶所需耗費的時間非常長，過程中監控溫度的要求也很高，目前全球僅有Cree能穩定量產6吋碳化矽基板，市佔率高達70%。 以台系業者來說，環球晶目前有能力供應4吋碳化矽基氮化鎵磊晶片，6吋矽基氮化鎵磊晶片；而嘉晶目前以4吋、6吋矽基氮化鎵為主，同集團的漢磊則提供4吋、6吋晶圓代工服務。此外，台積電、世界先進也有提供6吋矽基氮化鎵代工服務(詳見「III-V族半導體產業地圖」)。但客戶希望能再往6吋、8吋發展，以利規模經濟效益，中美晶也與交通大學合作投入新世代材料開發，未來還有一段路要繼續努力。 而本次中美晶入股宏捷科一案，意味著中美晶想要擴大觸角，集團現有佈局包括： 1. 母公司以太陽能矽晶圓為主，近年受到陸系廠商競爭，本業持續虧損，但2020年7月20日保利協鑫新疆廠爆炸(參考新聞)，影響全球供給量約9%，本業營運浮現轉機。 2. 在半導體矽晶圓領域，中美晶持有環球晶股權51%，環球晶擁有12吋產能約100萬片/月，8吋產能130萬片/月，市佔率居全球第三，並積極發展SOI Wafer、氮化鎵、碳化矽新材料。 3. 在車用半導體領域，中美晶持有朋程股權約19%，並透過朋程間接持有茂矽股權18%。朋程在全球車用發電機整流二極體具領導地位，市佔率近60%，近期朋程陸續將車用整流二極體轉單茂矽，並合作開發IGBT模組，瞄準電動車市場，預計2021年投產。 4. 在基板領域，中美晶持有兆遠股權約43%，主要生產藍寶石基板，為藍光LED的關鍵材料；近期兆遠也切入砷化鎵(GaAs)基板製造，初期以紅光LED練兵，未來將投入光通訊、射頻領域，預計2021年底前會有首款射頻晶片產品出貨。 5. 在半導體材料領域，中美晶持有台特化股權約30%，專供半導體製程用特殊氣體。 由於旗下兆遠切入砷化鎵基板製造，環球晶也積極發展碳化矽基氮化鎵磊晶片，未來瞄準的終端應用就是射頻領域，但集團內並沒有相關廠商，故入股宏捷科就成為完成佈局版圖的最後一塊拼圖。未來宏捷科可提供砷化鎵晶圓代工的經驗，協助兆遠的砷化鎵基板在射頻晶片領域盡快取得認證，同時環球晶也可與宏捷科結盟，開發碳化矽基氮化鎵在射頻晶片領域的應用。但目前為止，碳化矽基氮化鎵的應用領域並不廣，主要是在5G基地台上，全球技術領先的穩懋，碳化矽基氮化鎵營收佔比也只有5%以下，宏捷科則需要更長的時間才能看到貢獻度。 以中美晶集團現有的佈局來看，短期(1年內)發展值得期待的是保利協鑫新疆廠爆炸後，可能誘發太陽能產業短暫缺料，多晶矽價格可望攀升，帶動本業虧損減少或轉虧為盈。中期(1~3年)發展值得期待的是2022~2023年，全球矽晶圓供過於求逐漸緩解，且朋程與茂矽合作IGBT模組開始量產，在客戶端的導入進度逐步看到成果。長期(3年以上)發展才會看到兆遠砷化鎵基板及環球晶碳化矽基氮化鎵的發酵。