近期市場開始討論5G議題，我們也在去年底舉辦的「2018年5G&IOT產業趨勢講座」中，提到5G時代來臨的三大關鍵技術：毫米波(mmWave)、大規模陣列天線技術(Massive MIMO)、小型基地台(Small Cell)。 關於5G三大關鍵技術，我們已經在講座上詳細介紹，並透過電子報持續為讀者們追蹤5G市場的最新發展，這邊將過去討論過的內容整理成文章，免費提供給各位讀者參考。 本文為「定錨產業週報(基本版) 2018/3/3、2018/3/10、2018/4/14、2018/5/20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)」，或以每日10元的價格訂閱「定錨產業週報(加值版)」，獲得更詳細的資訊。 首先，各位讀者必須瞭解，無線通訊傳輸的媒介為電磁波，且通訊兩端必須使用相同頻率的電磁波才能傳遞訊息，否則會相互干擾；而所謂「頻寬」，就是無線通訊傳輸的胃納量，將決定有多少裝置可以同時連線。 因為通訊兩端要使用相同頻率的電磁波才能傳遞訊息，就像是在寬闊的平地上放置火車軌道，平地的寬度就是「頻寬」，火車軌道為「頻譜」，火車就是訊息。一般我們在新聞上看到電信三雄搶標頻譜，指的就是NCC在平地上開放幾條軌道，電信三雄必須去搶標軌道，才能協助客戶傳輸訊息。 在過去4G時代，我們使用的頻譜大致落在700MHz~2.6GHz之間，但隨著連網裝置數量快速成長，頻寬漸漸不敷使用。為了提高頻譜使用率，也就是讓同一條軌道通行更多火車，產業界也研發出各種多工技術，包括分時多工接取(TDMA)、分頻多工接取(FDMA)、分碼多工接取(CDMA)......等，解決網路塞車的問題。 但在5G時代，因採用毫米波技術，將具有「大頻寬」、「低延遲」、「高傳輸速率」三大特性(詳見【圖一】)。「大頻寬」，亦即能同時容納更多連網裝置，有助推動物聯網及智慧城市等未來趨勢；「低延遲」，亦即資訊傳輸的反應時間極短，有助實現自駕車，減少道路行車風險；「高傳輸速率」，則有助推動大數據及AI雲端運算，以及雲端影音產業發展。 【圖一】5G三大特性及終端應用場景 以目前3GPP對於5G頻譜的規劃，未來5G可分為低頻(<1GHz)、中頻(1~6GHz)、高頻(28~39GHz)三個頻段，可想而知，未來5G手機Modem晶片，必須整合4G、5G Sub-6GHz、毫米波頻段，並容許手機在4G、5G模式之間切換，確保最佳通訊品質。 以Qualcomm跨時代的新晶片Snapdragon 855為例，定錨研究團隊認為，該晶片應會整合Snapdragon X24、Snapdragon X50兩款Modem晶片，其中Snapdragon X24屬4G LTE Cat.20，支援7CA(載波聚合)，以及在最多5CA上支援4x4 MIMO，傳輸速率高達2Gbps，主要使用頻段為2.5~4.9GHz；而Snapdragon X50為真正意義上的5G Modem，支援28~36GHz毫米波頻段，傳輸速率高達2.3Gbps。 從以上資訊也可得知，外傳5G傳輸速率是4G的5~10倍，這個說法並不完全正確，因為在可預見的未來，4G並沒有被淘汰，而且傳輸速率也持續在進步。 至於5G手機何時會開始普及？根據Strategy Analystic預估，2019年5G手機出貨量達200萬支，並在未來幾年快速成長，2025年將達15億支，在智慧型手機市場滲透率達83%(詳見【圖二】)。 【圖二】5G手機出貨量預估 但毫米波的問題是，受限物理特性，波長短、傳輸損耗高、穿透性差，因此覆蓋率較低，因此產業界開發出大規模陣列天線技術與小型基地台，強化毫米波的能量與指向性，並提高5G網路的覆蓋率。 大規模陣列天線技術，亦即使用更多天線來提高訊號強度，所以未來基地台或終端裝置無線通訊模組，都會搭載更多天線，連帶提高RF元件的使用量，包括PA、LNA、交換器、天線、濾波器/雙工器......等。以4x4 MIMO無線通訊模組為例，使用的RF元件數量是單一模組的16倍，且體積不能增加太多，故單顆元件必須做得更小，墊高了廠商的進入門檻。 根據Yole Developpement預估，2016年5G射頻元件市場規模約101.2億美元，在2022年將成長至227.8億美元，CAGR=14.5%，其中以交換器、濾波器、天線成長動能較強(詳見【圖三】)。 【圖三】5G射頻元件市場規模預估 而PA元件，則因廠商開始導入MMPA(Multi-mode Multi-band Power Amplifiers)技術，將多顆PA的功能整合在一顆 PA 上，大幅減少PA的使用量。以iPhone 8為例，分為Qualcomm、Intel兩個版本，其中Qualcomm版本搭載2顆PAMiD(中高頻段1顆、低頻段1顆)，1顆GSM PA。預期未來5G手機，將搭載5顆PAMiD，以及1顆GSM PAMiD。此外，因應5G基地台對於功率的要求大幅提高，PA材料將從砷化鎵轉為氮化鎵，帶動單顆PA價值提升，而非出貨量的成長。 要注意的是，大規模陣列天線技術不僅止用於5G，近期產業界也積極導入Wi-Fi領域，故IEEE下一世代標準802.11ax，與5G之間的競合，其實也非常值得期待。 而小型基地台的應用，則是因為目前毫米波基地台的傳輸距離只有約100公尺，與其說是基地台，反而比較像是Wi-Fi熱點，因此未來電信業者將大量鋪設小型基地台，提高5G網路覆蓋率。 對於微波/毫米波元件廠商來說，小型基地台的應用將是非常龐大的商機。過去微波元件只會用在基地台回傳核心網路系統(Back-haul)，但在5G時代，基地台與小型基地台之間的聯繫，甚至小型基地台與終端裝置之間的聯繫(Front-haul)，也須透過微波/毫米波，因此市場對於微波/毫米波元件需求將爆發性成長。 因此，定錨研究團隊認為，電信業者大量鋪設小型基地台，最大受惠者並不是網通模組系統廠商，而是微波、毫米波元件廠商。 總結以上，定錨研究團隊維持先前在講座上與各位分享的內容，認為昇達科、啟碁、立積，將是網通產業5G及802.11ax時代來臨的趨勢下，最有可能受惠的三家射頻元件公司，同時我們也看好PA族群，包括全新、穩懋......等公司，受惠5G時代及VCSEL消費端應用帶來的成長性。 但根據3GPP技術規劃及各國政府電信釋照的進度，電信營運商最快要在2020年才會開始進行大規模商用化，然目前市場上5G概念股評價普遍偏高，已提前反映未來利多，投資人務必留意評價風險。

Apple與Qualcomm的專利訴訟案打得火熱，並拉攏Intel供應手機Modem晶片，市場也開始臆測，聯發科是否有機會切入iPhone供應鏈？定錨獨家為您分析。 《經濟日報》於2017年11月28日報導「聯發科搶進蘋果鏈 有譜」一文，分析過聯發科切入Apple供應鏈，存在四種可能性：手機Modem晶片、Modem技術IP授權、Wi-Fi ASIC、HomePod晶片。本文就以這四個項目，分別探討聯發科的競爭力，以及切入Apple供應鏈的可能性。 1. 手機Modem晶片 手機晶片主要分為應用晶片(Application Processor, AP)及基頻晶片(Baseband Processor, BP)，前者主要負責手機內部應用程式的運算，後者主要負責手機與外界傳輸的處理，例如3G/4G、Wi-Fi......等。 在Qualcomm、聯發科的解決方案中，通常會把這兩部份整合成一顆SoC，但Apple但因缺乏Modem關鍵技術，儘管iPhone採用的AP晶片皆為自行設計，例如A11 Bionic，但BP晶片仍需向擁有Modem關鍵技術的廠商，如Qualcomm、Intel額外採購。 Apple在2017年推出之iPhone 8/8+、iPhone X，Modem晶片由Qualcomm、Intel分食，其中，Qualcomm版本採用Snapdragon X16 Modem晶片，支援Cat. 13/16 (Uplink/Downlink)規格；Intel版本採用XMM7480 Modem晶片，支援Cat. 12/13規格。 外界認為，此舉表明Apple有意降低對Qualcomm的依賴程度，也顯示Intel併購威睿電通及Infineon後，技術實力大增，近期更領先推出全球首款支援Cat. 19規格的Modem晶片XMM 7660，領先Qualcomm支援Cat. 18規格的最新產品Snapdragon X20。 然而，聯發科Modem技術大幅落後Qualcomm、Intel，目前主流產品Helio P23僅支援Cat. 7，Helio P30僅支援Cat. 7/13，預期要到2018H1推出的新款高階產品，才會支援Cat. 12/13，亦即採用聯發顆晶片的手機，網路傳輸速度將會較慢。 觀察Apple過去晶片採購策略，曾採用TSMC、Samsung雙供應商策略，但後續面臨消費者質疑不同版本的iPhone，功耗及效能存在差異，之後Apple就改採單一供應商策略。 此舉顯示，Apple在晶片採購策略，仍是以技術領先及供貨穩定為首要考量，不太可能自廢武功，遷就Modem技術實力較差的聯發科，故推測聯發科Modem晶片切入新款iPhone供應鏈的機率不大，但有可能取代Qualcomm供貨Modem規格較低的舊款iPhone。 2. Modem技術IP授權 主要是看上聯發科為全球「唯三」具備CDMA技術的公司。聯發科在CDMA 2000技術的關鍵專利，主要是來自威睿的授權，僅有少部份為自主研發。 然而，當年威盛集團採取「一魚兩吃」的策略，先是把威睿的CDMA 2000技術關鍵專利授權給聯發科，進行數十款CDMA晶片開發，後來再把這些專利轉賣給Intel。 也就是說，儘管聯發科有權使用這些CDMA 2000技術關鍵專利開發晶片，但這些關鍵專利目前已屬於Intel的資產，且Apple找聯發科尋求CDMA 2000技術專利授權，也只有短期的經濟效益，故發生機率也不高。 如果確實發生，雖然IP授權金對營收的貢獻度不顯著，但毛利率是相當不錯的，有助聯發科經營層達成毛利率逐季回溫的目標。 3. Wi-Fi ASIC 目前Apple採用Broadcom供應之Wi-Fi晶片，隨著Wi-Fi主流規格將從802.11ac轉進802.11ax，Broadcom也在2017年推出支援802.11ax規格的Wi-Fi晶片。 聯發科也積極佈局802.11ax規格的Wi-Fi晶片，預期產品推出時程不會落後Broadcom太多，未來Apple確實有可能在降低成本的考量下，將部份產品線的Wi-Fi晶片轉單聯發科，例如平價版HomePod，這部份我們留在下一段落解說。 4. HomePod晶片 目前智慧音箱市場由Amazon主導，市佔率高達70~80%，其次為Google，市佔率約20~30%，兩者都採用聯發科提供的智慧語音晶片，亦即聯發科目前在智慧音箱晶片市場居領先地位。 此外，智慧音箱市場兩大巨頭Amazon、Google，近期價格競爭非常激烈，站在Qualcomm的立場，全球智慧音箱年出貨量僅3,000~4,000萬台，且平均售價遠低於手機，市場規模不大，利潤又不好，應該不會想加入競爭，故聯發科獨大的地位在短期內非常穩固。 儘管智慧語音晶片是聯發科具市場主導地位，也是最有機會切入Apple供應鏈的產品，但參考Apple過去產品設計，主晶片多為自行設計，Wi-Fi晶片多採用Broadcom的解決方案。 因此，我們認為聯發科切入2018年版本的HomePod機率不高，除非未來Apple為抵抗Amazon與Google的價格競爭，推出平價版的HomePod，在降低成本的考量下，才有可能採用聯發科的Wi-Fi晶片。 綜合以上分析，定錨研究團隊對於聯發科切入iPhone供應鏈一事，持保守看法，各位讀者應慎思明辨，在閱讀多方不同觀點的資訊後，審慎做出判斷。

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。

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。