本週J.P. Morgan發表一篇Server產業的研究報告，提及雲端服務商近期的資本支出計畫，以及2018年Server產業展望。 本文為「定錨產業週報(基本版) 2018/3/10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。 近期雲端服務商，如Amazon、Google、Facebook、Microsoft，為提升資料中心運算負荷量，並追求更好的運算效率，不僅對於資本支出態度相當積極，並開始導入Intel新平台Purley，Hyperscale Data Center市場在2017Q3開始明顯轉強，帶動Server市場產值規模及出貨量強勁成長(詳見【圖一】)。 【圖一】全球Server市場產值規模(Source: Gartner) 雲端服務商積極擴增資本支出，主要是人工智慧廠商積極透過「AI訓練」優化演算法架構，且消費性電子及物聯網終端裝置陸續導入AI功能，「AI推論」的使用量將在2018~2022年之間大幅成長，預期AI相關工作量將佔2018年Hyperscale Data Center市場需求約10%(詳見【圖二】)。 【圖二】AI相關工作量佔Hyperscale Data Center市場需求 但另一方面，企業級Enterprise市場，則持續遭到白牌伺服器侵蝕(詳見【圖三】)，預期白牌伺服器/交換器市場滲透率，將在2018年達40%，意味著HP、Dell、IBM......等傳統伺服器大廠，市佔率恐持續下滑，且企業級Enterprise市場在Intel Purley平台換機進度非常緩慢，不利ASP表現。 這意味著，過去專注在企業級Enterprise市場的公司，亦即傳統伺服器大廠HP、Dell、IBM的供應商，不論是組裝代工廠、電源供應器、交換器......等，若不能及時調整客戶結構，將面臨白牌伺服器業者的強力競爭。反之，以白牌伺服器市場起家的公司，例如廣達、緯穎，則可望持續受惠這項趨勢。 【圖三】白牌伺服器/交換器市場產值規模及滲透率(Source: J.P. Morgan) 在交換器市場，為因應資料傳輸量越來越龐大，100G交換器出貨量快速成長，並持續侵蝕40G交換器的市佔率。根據IDC統計，100G交換器在2017Q4產值規模市佔率已達9.6%，遠高於去年同期4.8%。 另一方面，雖然網通廠商2017年推出25G/50G交換器，意圖取代10G交換器的產業地位，10G交換器在2017Q4出貨量仍維持穩健成長，但受到產業競爭加劇影響，ASP遭遇沉重壓力，故產值規模呈現小幅衰退。 市場預期，100G交換器市佔率將在2020年達到20~25%，且業者將在2019下半年推出400G交換器產品，其中，智邦近年專注在白牌伺服器市場，不僅領先同業量產100G交換器，並已開始投入400G交換器產品開發，與國際大廠Cisco並駕齊驅，居全球領先地位，可望受惠。

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。

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。

不斷電系統(Uninterruptible Power System, UPS)的功能，是在發生停電或供電不穩時，自動將電源切換為內建電池，在短時間內維持裝置正常運作。由於UPS系統能穩定電壓，故能給予電子裝置保護作用，避免供電不穩造成內部元件損壞。 UPS系統主要可分為離線式(Off-line)、在線式(On-line)，以及介於兩者之間的在線互動式(Line-interactive)，三者結構不同，價格也有很大的差異。Off-line的結構簡單、體積小、重量輕，價格也便宜，但需要轉換時間，無法完全解決供電不穩定的問題，多用於PC；而On-line的結構較複雜，無須轉換時間，能完全解決供電不穩定的問題，但價格也較昂貴，多用於電信、醫療設備；而Line-interactive多用於Enterprise Server。 目前全球UPS市場規模約100億美元，成長動能來自Data Center及通訊基地台應用，主要廠商包括APC、Emerson、Eaton、Riello、華為......等，五大廠商合計市佔率超過70%。由於產業複合成長率只有5~6%，國際大廠為降低成本，開始逐漸提高委外釋單比種，但就算是委外比重最高的APC，釋出的代工訂單也只佔出貨量約5~10%，未來還有很大的提升空間。 以成本結構來看，UPS的主要成本是原材料，佔總成本約80%，包括鉛酸電池(23%)、變壓器(15%)、功率元件(15%)、機構件(12%)、線材......等，另直接人工與製造費用合計佔總成本15%。由於原材料佔成本比重高，鉛酸電池、銅、功率元件(MOSFET、IGBT)價格走勢，對成本會有相當程度的影響，但通常可以轉嫁給客戶，故毛利率得以維持穩定。 近期UPS產業最值得關注的議題，是鋰電池BBU在UPS的應用，以及鋰電池業者藉由BBU切入UPS市場的機會。雖然鋰電池UPS擁有許多優點， UPS大廠陸續開發出採用鋰電池的產品，體積大幅縮小，但價格是傳統鉛酸電池的4倍以上，未來若鋰電池UPS產品滲透率提高，將有助UPS市場規模成長幅度加快，但能否獲得客戶青睞仍有待觀察。 展望未來，UPS市場成長動能主要還是在Data Center佈建，對On-line UPS的需求，代工廠受惠國際大廠提高委外釋單比重，成長動能將優於產業平均值。此外，5G基地台採分散式架構，小型基地台(Small Cell)或將帶動對於低容量UPS的需求，而大型基站的佈建勢必也會需要On-line UPS支援，可望繼Data Ceneter建置需求之後，帶來新一波成長動能。 台系UPS廠商中，以旭隼、碩天較具代表性，其中旭隼100%承接ODM訂單，碩天則以品牌經營為主。 旭隼的客戶包括APC、Emerson、Riello......等一線大廠，以及眾多二線廠商，On-line UPS營收佔比較高，得以受惠Data Center、通訊基地台強勁需求，且主要客戶形成寡佔市場、競爭力強，營收成長展望佳。 碩天以品牌經營為主，主攻北美Off-line市場，成長動能主要來自國際大廠退出、市佔率提升，毛利率較旭隼高15%，但未來要參與Data Center、通訊基地台市場成長商機，勢必得切入On-line、Line-interactive市場，與國際大廠競爭，會是一項挑戰。 旭隼(6409) 營收結構：On-line UPS 40~45%、Off-line UPS 35~40%、Inverter 10~15%、Others 5~10%。 近年受惠APC提高委外代工比重(旭隼為APC獨家代工廠)，來自國際大廠訂單量逐年攀升，營收佔比從2016年15~20%，提高至2018年25~30%，並在2018Q2首度開始承接APC On-line UPS代工訂單，另有70~75%營收來自各地本土品牌客戶。因應中美貿易戰關稅問題，2018年將部份後段組裝產線搬回台灣，並未規劃在其他國家設廠。 公司已公佈2018年財報，營收114.08億元，YoY +15.7%，EPS 23.04元，市場共識2019年營收YoY +10~15%，EPS 25.00~25.50元。 碩天(3617) 營收結構：UPS 70~75%(On-line 5%、Offl-line 95%)，Others 25~30%。Data Center應用約佔30%。 主要經營CyperPower品牌，透過經銷商及零售商銷售，經銷商如Amazon、Alcatel、DMH......等，零售商如Bestbuy、Costco......等，另有少部份產品直接出貨給電信運營商，如AT&T、Verizon。由於Off-line UPS受到PC市場衰退影響，市場規模以每年3~5%的幅度萎縮，國際大廠陸續退出，導致碩天在北美地區市佔率穩定攀升，目前已位居第二大品牌。 2018Q3因應中美貿易戰，將位於深圳廠的部份後段組裝產線拆解，移至菲律賓生產，恐影響毛利率表現，但2019Q1毛利率應能回穩。 定錨預估，2018年營收83.37億元，YoY +6.9%，EPS 8.00元；2019年營收YoY +5~10%，EPS 8.50元。 2019/4/7更新 近期新普法說會，指出Data Center導入電池備援電力模組(Backup Battery Unit, BBU)的趨勢，引起投資界留意。由於BBU相較UPS有非常多優點，包括體積小、重量輕、能源使用效率高(DC to DC)、循環特性佳、壽命較長......等，故投資界開始思考BBU是否會取代UPS，成為Data Center的主要備援電力方案。 但定錨經過深入研究後，發現目前BBU相較UPS仍有許多顯著的缺點，包括鋰電池的成本遠高於鉛酸電池，以及充/放電管理較鉛酸電池複雜，因此終端客戶對於導入BBU的態度，仍有不少疑慮，尤其是對於性價比的考量。由於目前UPS市場主要由歐、美業者掌握，在BBU與UPS競爭趨於激烈的趨勢下，歐、美業者為強化成本優勢，應會擴大委外釋單給台系代工業者，這可能也解釋了旭隼承接APC訂單逐年成長的原因。 此外，UPS是一個非常完整的系統，包括儲能單元、電流轉換單元、充電器、電源管理系統......等，其中儲能單元主要採用鉛酸電池，但近期也開始有客戶洽詢採用鋰電池的產品，電流轉換單元主要功能則是交流轉直流電(AC to DC)，以及單相、三相電力的轉換，最後透過電源管理系統，達成電源保護及備援目的。為解決體積龐大及能源使用效率較低的問題，也發展出集中式、分散式架構，以及AC to DC、DC to DC的不同方案，儲能單元也可採用鋰電池。也就是說，雖然BBU是值得留意的新趨勢，也讓電池模組廠有機會加入資料中心備援電力市場的競爭，但UPS架構及鉛酸電池的效能也持續在進步，短期內BBU很難獲得壓倒性的優勢而躍居主流。 最後要留意的是，本次研究赫然發現，北美Data Center市場建置UPS的需求，並非以on-line UPS為主流，故碩天Data Center終端應用營收佔比約30%，且營收成長率超過20%，受惠程度高於原先預期，並推翻原先認為碩天只是受惠歐美大廠退出off-line UPS市場的看法。