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。

本篇為2018年12月4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」。 2018下半年以來，矽晶圓產業因日系廠商擴產態度轉為積極，但NAND Flash、DRAM需求下滑，過去兩年供需吃緊的情形，在2019年將明顯緩和。 觀察近期矽晶圓報價，漲勢確實有放緩跡象，反映廠商產能擴增幅度高於年初預期，原本市場認為供需將非常吃緊的情形並沒有發生。定錨預估，2018年全球12吋矽晶圓月產能達610萬片，需求達605萬片(詳見【圖一】)，供需大致平衡。 展望2019年，由於Shin-Etsu、SUMCO在2018年大幅擴增資本支出，環球晶也維持強勁的資本支出計畫，預期2019年矽晶圓產能會有較大幅度的增加(詳見【圖二】)；而在需求面，儘管邏輯IC需求仍十分強勁，但受到記憶體報價走跌影響，Samsung、Sk Hynix近期確實有放緩記憶體投資計畫的跡象。定錨預估，2019年全球12吋矽晶圓月產能達685萬片，需求達640萬片，供需結構轉差。 【圖一】全球12吋矽晶圓供需結構 【圖二】全球Top-3矽晶圓廠資本支出 而2017下半年以來，因國際IDM大廠將低壓消費性MOSFET產能轉作中高壓車用MOSFET及IGBT，導致消費性MOSFET缺貨，而主要投產的6吋晶圓代工廠，又因多年未有重大投資，產能吃緊，廠商轉往8吋廠投產，導致8吋矽晶圓需求大增。定錨預估，2018年全球8吋矽晶圓月產能達565萬片，需求達560萬片，供需大致平衡(詳見【圖三】)。 展望2019年，因日系廠商Shin-Etsu、SUMCO，台系廠商合晶鄭州廠，以及環球晶與Ferrotec合資新廠產能陸續開出，定錨預估，2019年全球8吋矽晶圓月產能達595萬片，需求達580萬片，供需吃緊的情形稍有緩解。 【圖三】全球8吋矽晶圓供需結構 儘管台系廠商環球晶強調，公司與主要客戶簽有長期供貨合約(LTA)，但過去經驗顯示，假使全球景氣走弱，導致矽晶圓供需吃緊緩解、報價回跌，客戶有可能會選擇違約，並在現貨市場以較便宜的價格採購原料。 此外，參考散裝航運族群在2010~2013年的經驗，當時航商與主要客戶也簽有高價合約，但股價主要是跟隨BDI現貨價走，而非反映財報獲利，我們認為矽晶圓族群很有可能會發生同樣的情形。 因此，雖然我們曾在2017年初舉辦之「2017年半導體產業趨勢」講座，看好矽晶圓產業的前景，但目前看法轉趨保守，就算近期財報亮眼、股價反彈，我們還是建議讀者們避開產業前景存在較多不確定性的矽晶圓族群，另尋前景較明確的投資機會。

日前天風證券分析師郭明錤指出，蘋果(Apple)將在2020Q3推出首款搭載12.9" Mini LED顯示器的iPad Pro，並在2020Q4接續推出首款搭載16" Mini LED顯示器的MacBook Pro，意味著Mini LED正式進軍高階Tablet、NB市場。隨著Apple持續在高階產品導入Mini LED，很可能會促使同樣主打高階市場的微軟(Microsoft) Surface Pro系列，以及主流NB品牌廠惠普(HP)、戴爾(Dell)、聯想(Lenovo)......等跟進。 Mini LED是新世代顯示技術Micro LED的前驅技術(備註：Mini LED產業鏈可參考「Mini LED產業地圖」)，有別於Micro LED是利用超微型LED自發光的特性，來達成顯示效果，Mini LED則是將微型LED作為面板背光源，結構上更接近傳統LCD面板。相較於傳統LED晶粒尺寸邊長在300um以上，Mini LED採用的微型LED晶粒尺寸邊長只有100~150um；而Micro LED的超微型LED晶粒尺寸邊長更是在30um以下。 要達成Micro LED量產最大的技術難題，在於「巨量轉移」(Mass Transfer)，也就是要把製作完成的LED磊晶片，切割成數萬顆超微型LED，再整齊排列於基板上，並完成打線。以FHD畫質的Micro LED顯示器面板(解析度1,920 x 1,080)來說，基板上大約有207萬個畫素，每個畫素搭載紅、綠、藍光三顆超微型LED晶粒，總計需要621萬顆超微型LED，其中只要有6顆故障，就無法正常運作！因此，Micro LED基板的製作良率，最少必須達到99.9999%以上，才能實現量產，後續再針對故障的畫素點進行修復工程。 除了LED磊晶片是沉積在藍寶石基板上，硬度高，切割非常困難，要同時轉移如此大量的超微型LED，並整齊排列、精密完成打線，也是一大難題。目前，國內只有一家公司，號稱有能力在2019年底領先全球達成Micro LED試產，就是繼承工研院技術，並有聯電、晶電、友達三大富爸爸撐腰的錼創科技。最大的關鍵，在於錼創科技擁有非常完整的「巨量轉移」技術專利，又因Micro LED的製程與傳統LED差異非常大，市面上買不到設備，必須自行設計開發。 由於Micro LED量產門檻過高，且初期恐因產能未達經濟規模、良率有待改善......等因素，使量產成本居高不下，估計是LCD顯示器的3倍以上，故晶電在2018年率先提出Mini LED的概念，並獲得台系面板業者熱烈響應。由於Mini LED背光可透過局部調光的方式，提升LCD顯示器的畫質至接近OLED顯示器的水準，厚度也非常接近，且成本只要60~70%，耗電量更只要20~30%，產品壽命也大幅延長，故Mini LED被台系面板業者視為反攻市場的秘密武器(詳見【表一】)。 【表一】TFT-LCD、OLED、Mini/Micro LED比較 (備註：「量產成本」星級越高表示成本越昂貴，「耗電量」星級越高表示越耗電。) 台系Mini LED產業鏈，主要分為LED業者、面板業者兩大陣營。LED業者的代表，當然是國內LED領導廠商晶電，主要以旗下子公司元豐新科技投入研發設計及供應鏈整合，將LED晶片交由合作夥伴葳天科技負責量產模組，預計2020年資本支出將從20~30億元提升至50億元，在2020Q2以前將Mini LED月產能從100KK提升至200KK，滿足客戶在下半年的強勁需求；面板業者的代表，則是友達及群創，分別以旗下隆達、榮創，與面板廠整合提供一條龍服務。 目前國內三大Mini LED陣營，以晶電集團的量產進度最快，預計2019年底以前就會開始試產，趕上2020Q3新款iPad Pro及2020Q4新款MacBook Pro的需求。根據天風證券預估，NB/Tablet用Mini LED顯示器，初期模組單價將高達250~300美元，約使用7,000~8,000顆Mini LED，2020~2022年出貨量將分別達200~300萬套、400~500萬套、700~900萬套。 由於Mini LED晶粒製造難度較高，預期Apple會同時採用多家供應商，以分散風險，包括晶電/豐田合成(Toyota Gosei)、首爾半導體(Seoul Semi)、歐司朗(Osram)都有機會切入供應鏈。而在LED晶粒封裝段，億光有機會搭上晶電的順風車，順勢取得訂單。未來non-Apple陣營，則可以觀察友達集團的隆達，以及鴻海集團的光鋐、榮創，據了解，隆達已掌握不少non-Apple品牌的高階NB訂單。 在晶電集團大幅擴增資本支出下，晶片檢測分選設備廠商惠特、久元可望受惠，而友達集團則是暫時將檢測分選製程外包，所以相關業者也能接到代工訂單。 在LED Driver IC，國內聚積在細間距及整合型產品的技術領先同業(不確定Apple是否採用)，最大的競爭對手是陸系業者集創北方，雙方在中低階LED Driver IC市場價格競爭激烈，未來聯詠、奇景光電......等LCD Driver IC業者也可能會切入市場。 在SMT表面黏著製程，以及SMT製程使用的PCB，則分別對應到台表科、臻鼎-KY(旗下鵬鼎)、欣興。 而在背光模組及顯示器模組組裝，韓系供應商由LG Display與韓國背光模組大廠Heesung垂直整合，台系供應商則以近年切入MacBook LCM組裝的GIS-KY較有機會，另外瑞儀因在NB LCM背光模組製造經驗較豐富，也有可能搶下MacBook Pro訂單。

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。