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。

2018年2月27日，MWC 2018在巴塞隆納(Barcelona)開幕，今年廠商展出的重點，圍繞在5G、IoT、AI三大趨勢，定錨投資隨筆為您整理最新資訊。 本文為「定錨產業週報(基本版) 2018/3/3號」的內容節錄及補充資料，若對相關供應鏈的營運概況有興趣，歡迎以每日3元的價格訂閱「定錨產業週報(基本版)」，獲得更詳細的資訊。 Android手機設計趨勢 在MWC 2018展場上，主要手機品牌廠，包括Samsung、LG、SONY、華為，以及重出江湖的HMD（前身為Nokia），分別推出新款旗艦機，其中以Samsung Galaxy S9/S9+、SONY XZ2/XZ2 Compact最具特色。 觀察這些旗艦機種的功能設計，大致可歸納幾項趨勢： 1. 主相機功能持續強化 Samsung Galaxy S9/S9+搭載1,200萬畫素雙鏡頭，主打全球首創雙光圈（F/1.5、F/2.4）設計，也支援720P/960fps慢動作錄影、陷阱快門……等功能；SONY XZ2/XZ2 Compact則採用新一代CMOS IMX 400，搭載1,900萬畫素鏡頭，支援1,080P/960fps慢動作錄影、4K HDR錄影。 2. 全屏、窄邊框設計 Samsung Galaxy S9/S9+分別搭載5.8”、6.1” AMOLED螢幕，採18.5：9全屏、窄邊框設計；SONY XZ2/XZ2 Compact分別搭載5.7”、5” 4K HDR螢幕，採18：9全屏、窄邊框設計。 3. 指紋辨識功能 因應全屏、窄邊框設計，取消實體Home鍵，指紋辨識器都改至機身背面，位於主相機下方的區域，意味著Android陣營並沒有因為iPhone X帶動人臉辨識風潮，而放棄指紋辨識功能。 4. 臉部辨識功能 Samsung Galaxy S9/S9+導入臉部辨識、虹膜辨識功能，使用者可在兩者之間擇一使用，象徵Android陣營已開始具備臉部辨識的技術能力。 5. 無線充電 Samsung Galaxy S9/S9+、SONY XZ2皆導入無線充電功能。 通訊廠商備戰5G元年 通訊晶片大廠Qualcomm，不僅在4G時代獨占鰲頭，在5G時代也搶佔先機，率先推出全球首款5G晶片Snapdragon X50，包括小米、中興、OPPO、vivo、HTC、夏普、索尼移動、LG、富士通、HMD……等手機品牌廠，都名列合作夥伴名單，共同開發終端產品。 Intel近年在Modem晶片積極追趕Qualcomm，在本次MWC也展現對5G市場的野心，不僅與HP、Dell、Lenovo、Microsoft合作，運用Intel XMM 8060 Modem晶片，打造5G連網PC平台，展出首款支援5G連網的2-in-1概念機，同時結合旗下展訊、銳迪科開發行動運算晶片，預計在2019年上市。 手機品牌廠華為也不落人後，在MWC展出5G行動運算晶片Balong 5G01，號稱是全球首款符合商用標準的5G晶片，意味著華為也將成為Qualcomm在5G晶片市場的重要對手。這款晶片不僅傳輸速率高達2.3Gbps，涵蓋Sub-6GHz及毫米波頻段，並同時支援獨立性與非獨立性5G組網。 而因應5G高傳輸速率、毫米波技術……等特性，以及5G時代，微波/毫米波技術將從基地台回傳核心網路(Back-haul)、衛星通訊系統，延伸至終端裝置回傳基地台(Front-haul)，且天線結構有所改變，射頻元件廠及天線廠商，也積極在MWC會場上展出支援5G的新產品。 半導體廠商搶攻AI商機 Qualcomm在本次MWC發表AI引擎，軟體核心為NPE(神經處理引擎)，將支援Snapdragon 845、835、820、660，協助處理器能更有效率地運作AI程式。 Qualcomm表示，包括小米、Oppo、Vivo、華碩、中興通訊，都會利用Qualcomm提供的AI引擎，優化裝置內AI深度學習的效率，而Snapdragon 845更獲得Samsung青睞，搭載於Galaxy S9/S9+。 而聯發科在本次MWC發表新產品Helio P60，內建多核心AI處理器(Mobile APU)，大幅強化AI運算效能，並導入NeuroPilot AI技術，能優化CPU、GPU、APU之間的運作，讓手機執行AI應用程式時，能運作得更順暢，並降低功耗。 市場樂觀預期，Helio P60可望獲得Oppo、Vivo、小米青睞，在中國手機市場反攻Qualcomm，並挽救聯發科近期持續低迷的毛利率表現。

朋程於2023年1月11日公告，將斥資14.92億元，以每股99.45元，認購杰力私募普通股1.5萬張，持股比例達29.49%，超越華碩，成為最大股東。 朋程目前主力產品為燃油車發電機整流二極體(STD)，近年因燃油車碳排法規漸趨嚴格，公司也開發出能源轉換效率更好的高效能二極體(LLD)、超高效能二極體(ULLD)，目前STD全球市佔率約60%，LLD、ULLD全球市佔率約70~80%，預估2022年STD、LLD、ULLD出貨量分別達2.1~2.2億顆、6,500萬顆、150萬顆，2023年出貨量將分別達1.9~2.0億顆、7,500萬顆、380萬顆。 【圖一】朋程產品別營收結構 然而，近年全球電動車市場蓬勃發展，持續侵蝕燃油車市場，朋程也積極投入研發，推出48V MOSFET模組、IGBT模組、碳化矽功率模組產品，切入電動車市場。 1. 48V MOSFET模組：應用於電動車啟停系統，但2022年出貨量僅約8萬套，營收佔比約5~6%(詳見【圖一】。此外，公司尚未推出具競爭力的MOSFET晶片，只能採用外購晶片，再自行封裝成模組，導致成本結構不佳，毛利率低於公司平均值。 2. IGBT模組：IGBT於2021年9月首次送樣客戶端進行認證，原訂目標2022年底至少一家客戶導入量產，但進度一再遞延，目前生產線已完備，等待客戶進行驗證，預計2023下半年將少量出貨，初期採用外購晶片，且尚未達到規模經濟效益，毛利率將低於公司平均值。 3. 碳化矽功率模組：主要替日系客戶代工，用於工控領域，目前僅少量出貨，預計下一代改款後才會逐步放量。此外，公司也積極爭取碳化矽功率模組切入車用充電樁，預計2023Q2送樣客戶端進行認證，尚未有明確出貨時程，將積極與客戶洽談2025年以後主流規格的產品。 綜合以上資訊，朋程目前切入電動車市場最大的難題，在於過去只有二極體元件的經驗，對於電動車市場採用的MOSFET、IGBT，公司並沒有足夠的技術能力，只能採用外購晶片，導致毛利率不佳。 杰力則是專業MOSFET設計公司，主力產品為消費性MOSFET，用於NB、Motherboard、Server......等領域，近期積極開發40~200V低壓車用MOSFET，目前已推出產品，期盼能取得車廠認證，切入供應鏈。然而，車廠認證往往需要很長一段時間，尤其是完全沒有出貨實績的廠商，就算取得認證，初期也只會分配到極少量的訂單。 未來雙方合作後，可望提升朋程在MOSFET產品的競爭力，加快導入自製晶片的時程，而杰力也可透過朋程與車廠長期經營的關係，縮短認證期，切入車用供應鏈。

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。