中美晶攜手宏捷科,串聯第三代半導體材料

2020-08-11

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。

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PCB供應鏈南向計畫牽動設備業商機

近期由於地緣政治衝突升溫,銅箔基板(CCL)業者在客戶分散產地的要求下,陸續公佈前往泰國設廠的計畫。 1) 台燿:2023年5月4日召開法說會,公佈2023Q1財報,提及本季從中國匯出新台幣21億元,被課徵所得稅率20%,折合所得稅費用約4.2億元,導致2023Q1財報虧損。據了解,公司從中國匯出資金,主要是為了前往泰國設廠,該廠房一期產能30萬張/月,2025年正式投產,未來視客戶需求可逐步擴充至90~120萬張/月。 2) 聯茂:2023年3月開始,分階段完成建廠計畫,預計2025年初正式投產,該廠房一期投資金額15.36億元,約當於產能30萬張/月。 3) 台光電:2021年購置桃園大園廠土地,原先規畫建立最先進載板產線及研發中心,一期產能30萬張/月,但近期暫緩投資,轉向前往泰國設廠,預計2025年正式投產。 由於CCL廠商前往泰國設廠的計畫,需經歷購置土地、進行環評......等多項程序,預期廠房主建物將於2024年陸續完工,2024年底以前進駐設備並開始試產,2025上半年正式投產。 CCL製造流程(詳見【圖一】),是運用含浸機,讓樹脂充分滲入玻纖布的空隙中,再運用塗佈機上膠,稱為「膠片」;接著再把膠片與銅箔黏合,在高溫高壓下,形成積層板。國內CCL設備最具代表性的廠商為亞泰金屬,該公司提供含浸機、塗佈機,除了供應CCL、軟性銅箔基板(FCCL)客戶以外,也可用於被動元件、鋰電池、碳纖維......等不同領域。 【圖一】銅箔基板製作流程 泰國原本就是PCB產業重鎮,包括泰鼎-KY、競國、敬鵬......等廠商,皆在當地設有廠房。 1) 泰鼎-KY:近期進行泰國三廠擴建計畫,完工後產能可達100萬平方公尺/月,主要生產8層以下光電板、車用板......等,近年也積極開發高階HDI板技術,但目前為止出貨規模不大。 2) 競國:泰國廠產能10萬平方公尺/月,約佔公司總產能40%,主要生產8層以下車用板、家電板......等。 3) 敬鵬:車用板營收佔比高達80%以上,以規格較低的傳統板為主,泰國廠目前佔公司總產能約9%,未來公司將逐步將中國廠產能轉移至泰國。 由於上述幾家公司主要生產10層以下傳統版,通常採用規格較低的標準型CCL,主要供應商為南亞、建滔......等。近期台光電、台燿、聯茂前往泰國設廠,並非是有意經營這幾家客戶,而是看準欣興、華通、臻鼎-KY......等,專注於IC載板、HDI板、網通板、伺服器板......等高階產品的廠商,陸續公佈前往東南亞設廠的計畫。 1) 欣興:2023年4月21日發佈重訊,斥資12.3億泰銖,取得工業用地,但並未說明詳細擴產計畫。 2) 景碩:目前尚未決定是否前往東南亞設廠,但確實有收到客戶要求,將優先考慮馬來西亞,而非泰國,主因馬來西亞半導體封測產業鏈相對較完整。 3) 南電:正在評估於東南亞設廠,泰國、馬來西亞、越南都是可能選項。 4) 金像電:2023年5月11日發布重訊,將斥資4,500萬美元,前往泰國設立子公司,預計2023年動土。 5) 華通:2023年4月26日發佈重訊,斥資9.6億泰銖,取得工業用地,預計2023年底以前完成土木工程,最快2024年正式投產,優先滿足衛星板客戶的需求。 6) 定穎:2022年10月21日發布重訊,斥資2.88億泰銖,取得工業用地,預計2024Q4正式投產,第一期產能5~6萬平方公尺/月,工廠採用高度自動化的智慧工廠,產品主要是多層板、HDI板,以及含有高頻/高速材料的ADAS、毫米波雷達板、網通板、伺服器板......等。 7) 滬士電:2023年5月3日發布重訊,董事會已通過前往泰國投資意向,預計斥資10億泰銖,滿足客戶分散產地的需求。 8) 志超:2022年11月25日發布重訊,將斥資1,000萬美元,前往越南設立子公司,主要生產NB板、光電板。 由於多數PCB廠商皆在2022~2023年取得土地,並開始進行土木工程,預計2024年廠房主建物陸續完工,2025年正式投產,故PCB設備業者將在2024年受惠於新廠進駐設備的商機。原則上,在新廠開始動土後,PCB廠商會陸續釋出設備採購訂單,接到訂單的設備廠商會收到一筆訂金,帳列「合約負債」;在廠房主建物完工後,開始進行設備點交、裝機、驗收,設備廠商會收到一筆尾款,並將「合約負債」實現為營收,時間點通常在正式量產前2~3個季度,故後續應密切追蹤各家設備廠商「合約負債」增減情形。 PCB製造流程,是先用CNC機台,將銅箔基板裁切成需要的面積,裁切所需的CNC設備,通常是由工具機廠商提供,例如友佳、亞崴、東台、高鋒、喬福、程泰、福裕、瀧澤科......等。 如果是結構較簡單的單層板、雙層板,在裁切完畢後,即可進行鑽孔,並根據孔的用途不同,決定後續是否要在孔內進行電鍍。如果是用於打件,或是連通不同層板之間的電路,則需要在孔內不導電的樹脂、玻璃纖維上鍍一層銅,故又稱為「一次銅」;如果只是為了卡外部結構、連接器,預留鎖螺絲的孔位,則無須進行電鍍。 雷射鑽孔製程,除了可以向Schmoll、Via Mechanics、東台、大量、瀧澤科、達航科技、鈦昇......等廠商購買設備,也可以尋求Union Tool、Toshiba Tungaloy、尖點、高僑、凱崴......等廠商代工。鑽孔的孔型是否完整,以及電鍍填孔是否能使表面平整,將影響到產品品質。 至於結構較複雜的多層板,則需要先製作內層(詳見【圖二】),先經由塗佈設備,在銅箔基板表面塗佈一層感光乾膜,再用烘烤設備將表面烘乾,台系PCB塗佈、烘烤設備廠包括群翊、志聖、科嶠......等。接著再以負片流程繪製電路,亦即內層底片電路圖案是透明的,在曝光製程中,電路圖案的感光乾膜受到光照會產生化學作用而硬化,後續再用顯影劑、蝕刻劑將未感光乾膜及下方銅箔去除,已曝光的部份則用去膜劑將上方硬化的感光乾膜去除、留下銅箔,形成電路圖案,台系PCB曝光、顯影、蝕刻設備廠包括川寶、志聖、揚博......等。接下來用AOI光學檢測設備,確認電路是否繪製無誤,並將電路表面進行棕化處理,防止接觸空氣氧化,並增加表面粗糙度,台系AOI光學檢測設備廠包括牧德、德律、由田......等。 【圖二】PCB內層製作流程 待內層製作完畢後,將內層與外層進行壓合、鑽孔,建立主結構後,再以正片流程繪製外層電路,亦即外層底片電路圖案是不透明的,在曝光製程中,非電路圖案的感光乾膜受到光照會產生化學作用而硬化,再用顯影劑把電路圖案部份的未感光乾膜去除,並在電路圖案表面鍍上錫/鉛。 【圖三】PCB外層製作流程-1 接下來再用去膜劑、蝕刻劑將已感光乾膜及下方銅箔去除,露出下方底層基板樹脂,電路圖案部份因有錫、鉛保護不會被去除,再將錫/鉛剝離、留下銅箔,形成電路圖案。最後在PCB表面印上文字,標示相關資訊,並針對外型進行美化後,即可送交檢測、包裝、出貨。 【圖四】PCB外層製作流程-2 以上是PCB製作流程簡介,未來定錨研究團隊也會持續追蹤相關設備廠商,如果需要更新資訊,可加入網站訂閱會員,即可從下方連結進入會員限定版本。 PCB供應鏈南向計畫牽動設備業商機(會員限定):https://investanchors.com/user/vip_contents/16842279491035

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2023-05-17

SUMCO擴產,震驚矽晶圓產業

去年以來,市場掀起一波矽晶圓缺貨潮,主要由記憶體產業帶動,DRAM、NAND Flash、Nor Flash需求都相當不錯,尤其以NAND Flash表現最強。 根據DRAMeXchange預估,2016~2021年,全球NAND Flash需求量複合成長率達8.5% (詳見【圖一】),而IC Insights預估,這段期間3D NAND Flash滲透率將從17%提高至86% (詳見【圖二】)。 【圖一】全球NAND Flash市場規模 (2014~2021F, DRAMeXchange) 【圖二】3D NAND Flash市場滲透率 (2015~2021F, IC Insights) 3D NAND Flash滲透率快速提高,主要由PC、Server產業推動,根據Gartner預估,2019年3D NAND Flash在PC、Server產業的滲透率,分別能達到84%、71%,帶來非常強勁的需求成長 (詳見【圖三】)。 【圖三】3D NAND Flash終端應用滲透率 基於記憶體產業強勁的成長,帶動半導體產業對矽晶圓的需求,同時矽晶圓產業因報價逐年下滑,已多年沒有重大擴產計畫,導致供給出現缺口。 根據Global Wafer的預估,因記憶體產業需求強勁,2017年全球十二吋矽晶圓月供給量515萬片,月需求量535萬片,供給缺口達20萬片 (詳見【圖四】),並帶動矽晶圓報價觸底反彈 (詳見【圖五】)。 【圖四】全球十二吋晶圓月供需結構 (2015~2017F, Global Wafer) 【圖五】全球矽晶圓市場規模 (2007~2017F, SEMI) 但就在昨天,全球第二大矽晶圓製造商,日商勝高科技(SUMCO)宣布,將擴產十二吋矽晶圓月產能11萬片,預計2019上半年開始量產。 根據SUMCO的評估,全球矽晶圓需求成長率,與購買力平價調整GDP (PPP-GDP) 成長率相當接近,推估2016~2020年,全球矽晶圓需求複合成長率約 4.3%。 另一方面,SUMCO也根據自身的接單狀況,推估2016~2020年,全球矽晶圓複合成長率約5.4%,亦即在2019上半年,全球矽晶圓月需求量將較目前增加61萬片 (詳見【圖六】)。 【圖六】全球矽晶圓需求量 (2016~2020F, SUMCO) 儘管SUMCO沒有新建長晶爐、生產線,只是透過去瓶頸的方式,以市佔率為基礎小幅擴產,佔全球矽晶圓總供給量僅2%,但市場擔憂此舉將刺激其他矽晶圓製造商跟進擴產,衝擊矽晶圓報價,導致今日矽晶圓製造商股價普遍下跌。 定錨觀點 相較於PPP-GDP評估需求量增加38萬片,以及SUMCO自估需求量增加61萬片,SUMCO擴產11萬片其實應不至於破壞產業秩序。但今年以來,市場對於矽晶圓產業的預期高度樂觀,SUMCO擴產將會對投資人信心造成衝擊,並下修對未來的預期。 此外,SUMCO自估需求量增加61萬片的數字,也有過度樂觀的疑慮,因近期半導體廠商為鞏固料源,重複下單的情況非常嚴重,一但產業需求面開始減弱,或是供給面擴增,導致廠商感受到料源並沒有那麼吃緊,供需結構就很容易發生逆轉。 最後,投資人應該密切留意,SUMCO擴產打響第一炮後,信越(ShinEtsu)、環球晶(Global Wafer)是否會跟進擴產? 根據目前定錨研究團隊掌握的資訊,Global Wafer在去年合併SunEdison後,今年的重心放在營運調整,資本支出態度保守;至於ShinEtsu,考量過去幾年矽晶圓價格崩跌,必然不希望產業再度陷入供過於求的情況,資本支出態度應會保持謹慎。 因此,假使ShinEtsu、Global Wafer對資本支出的態度沒有改變,SUMCO的擴產幅度應能順利被消化,利空將逐漸淡化,不再影響股價。

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2017-08-09

Galaxy S20上市,全面支援5G

昨日三星(Samsung)發表2020年度新款旗艦機Galaxy S20系列,定錨為大家整理三款旗艦機的規格(詳見【表一】)。 【表一】Galaxy S20系列規格整理 螢幕規格,全面導入OLED面板,並採用120Hz高刷新率,雖然Galaxy S20系列沒有採用台系業者的顯示驅動IC,但也驗證我們在「TDDI跌價壓力重?高刷新率產品為關鍵」的觀點,2020年手機螢幕規格提升的重點在於高刷新率,聯詠推出的120Hz TDDI,勢必會較敦泰推出的90Hz TDDI,在中高階手機擁有更好的機會。 處理器規格,不意外,再度採用高通(Qualcomm) Snapdragon 865、Samsung Exynos 990雙軌並行的策略。值得留意的是,這兩款晶片都是AP、Modom獨立的設計型態,而非整合AP、Modem的SoC型態。有別於聯發科天璣1000採用AP、Modom整合的SoC型態,這兩款晶片都需要外掛一顆獨立的Modom晶片,分別是Snapdragon X55、Exynox Modem 5123。 定錨推測,採用獨立晶片型態的主因,可能是在手機支援Sub-6GHz或毫米波的選擇上,有更彈性的空間。而聯發科天璣1000,是一款僅支援Sub-6GHz的晶片,沒有支援毫米波的問題,所以設計成SoC型態,可以縮小晶片尺寸,並達到更好的效能表現。 記憶體規格,RAM容量從Galaxy S10系列配置的6~8GB,在Galaxy S20 5G版本全面升級至12~16GB,但ROM容量維持相同規格,符合我們在「Micron看旺2020年記憶體產業」提出的觀點 ── 5G手機配置的記憶體容量提升,將帶動Mobile DRAM需求強勁成長。目前我們仍看好記憶體在2020上半年持續漲價,但相關族群近期股價漲幅較大,要再找低基期個股切入的難度可能比較高。 後鏡頭規格,不僅畫素持續升級,在高階版本也開始支援ToF感測,每套模組成本約25美元,台系供應鏈包括砷化鎵磊晶片供應商全新,以及晶圓代工廠穩懋、宏捷科,都有機會接到訂單。 指紋辨識,出乎意料地,全面採用超聲波指紋辨識(Ultrasonic FoD),而非最低配版改採神盾超薄型光學指紋辨識(Ultar-slim Optical FoD),原因有可能是因為超聲波指紋辨識的成本結構與超薄型光學指紋辨識價差不大,或是神盾的方案讓Samsung不夠滿意,這將使我們原本預估的指紋辨識產業結構發生重大改變。 首先,我們對於2020年超薄型光學指紋辨識的滲透率預測,將大幅下修(詳見【圖一】),出貨量從8,000~9,000萬顆,下修至6,000~7,000萬顆,主要以匯頂的方案搭載於陸系旗艦機上。 其次,我們認為2020年基本型光學指紋辨識晶片的價格,將面臨更大的壓力,因聯詠已宣布將在2020Q2量產;而神盾在超薄型光學指紋辨識訂單受挫,2020年產品結構仍以基本型光學指紋辨識為主,但平均銷售單價將大幅下滑(詳見【圖二】),衝擊營收、毛利率表現,尤其在基期較高的下半年會更明顯。 【圖一】2020年指紋辨識市場結構 【圖二】一般型光學指紋辨識晶片平均銷售單價 機殼及機構件,原先市場認為5G手機在支援毫米波的情況下,機殼及機構件設計趨於複雜,將帶動單價提升,但比對Galaxy S10+及Galaxy S20系列,機殼單價僅小幅提升5~10%,顯示這項觀點可能有誤。 毫米波AiP天線模組,每支手機包含三組,單價約10美元,應是採用Qualcomm的解決方案,交由日月光/環旭代工,除韓系PCB業者外,景碩也可望切入高層數BT載板供應鏈。 【表二】Galaxy S20系列BOM Cost

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2020-02-13

朋程取得杰力私募普通股1.5萬張

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。

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2023-01-12