定錨產業筆記

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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日商擴產,矽晶圓產業疑慮加深

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。

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2018-12-04

聯發科天璣2000年底前上市,正面對決Qualcomm

據傳,聯發科新一代5G旗艦晶片 ── 天璣2000,即將在2021Q3季末完成送樣,並在2021年底前導入量產並少量出貨,時程與高通(Qualcomm)新一代5G旗艦晶片 ── Snapdragon 898相近,意味著兩大手機晶片公司即將在2022上半年展開正面對決。 根據市調機構數據,聯發科已經連續四季蟬聯全球智慧型手機AP/SoC市佔率霸主,不僅中高階晶片、主流規格晶片獲得陸系品牌業者採用,搭上5G手機滲透率提高,產品走向平價化的趨勢,高階晶片 ── 天璣1200,也獲得陸系品牌業者搭載於旗艦機種,與Qualcomm Snapdragon 888分庭抗禮。 【圖一】全球智慧型手機AP/SoC市佔率 (備註:由於聯發科、Samsung、Qualcomm通常採用SoC的設計,整合AP及Modem,但iPhone是採用AP、Modem分離式設計,採用自製的A系列AP,搭配Qualcomm的Modem晶片,如果以Modem晶片為計算基礎,而非AP/SoC,則Qualcomm的市佔率仍位居全球第一。) 近期市場傳言,天璣2000晶片是以ARMv9指令集為基礎的8核心處理器,內含1顆超大核Cortex-X2、3顆大核Cortex-A710、4顆小核Cortex-A510,效能將超越以ARMv8指令集為基礎的Snapdragon 888,與Snapdragon 898正面對決。這種「1超大核+3大核+4小核」的設計架構,最有可能發生的問題,是「1人努力、7人圍觀」,所以要如何妥善分配運算工作給8顆核心,發揮最大效能,就要看聯發科研發團隊的產品優化能力,這個可以觀察首發機種的實際效能狀況來判斷。 聯發科旗艦晶片過去較令人詬病的,是內建的影像處理晶片(ISP)效能不夠好,使得在攝像及攝影能力落後競爭對手,而攝像及攝影又是消費者相當注重的功能之一。在過去一段時間,一直有「高規低就」的問題,也就是聯發科定位為高階的產品,被客戶認定不夠高階,只願意搭載於中高階機種,這當然就會面臨更嚴苛的預算限制,甚至會被要求推出閹割版本。 但近期陸系手機業者的發展趨勢,開始走向外掛獨立ISP晶片,例如Vivo日前推出自家研發的獨立ISP晶片 ── V1,小米、Oppo也有相關計畫。據了解,Vivo近期發表的X70系列,部份版本已外掛這顆獨立ISP晶片,主要是採用Samsung Exynos 1080處理器的中國版本,國際版則不會搭載這顆晶片。這項趨勢符合中國政府推動半導體自製的政策目標,也能從較簡單的領域開始累積自身的晶片研發能力,畢竟要無中生有切入手機SoC開發的難度實在太高;另一方面,如果未來採用聯發科處理器的手機也外掛這顆獨立ISP晶片,也有可能會解決聯發科內建的ISP效能不夠好的問題,實際狀況還要再觀察未來的規格設計。 當然,聯發科對於這項風險也是有備而來,據傳2021年底聯發科即將推出的旗艦晶片,除了以台積電4nm製程投片的「天璣2000」之外,還有以台積電5nm製程投片的「天璣2000L」(暫名),也就是閹割版本,在第一時間滿足有可能遇到的「高規低就」問題。 值得期待的是,由於Qualcomm Snapdragon 898可能會在Samsung 4nm製程投片,只有2022年即將搭載於iPhone 14的Snapdragon 895+ Modem晶片會在台積電4nm製程投片,所以Qualcomm Snapdragon 898有可能再度面臨容易發燙的問題,這就會是聯發科在高階市場持續拓展市佔率的好機會。

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2021-09-16

聯發科切入蘋果供應鏈,有譜?

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。

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2017-12-27

波音737即將復飛,航太股訂單看旺

2019年3月10日,衣索比亞航空一架Boeing 737 MAX 8型飛機,在起飛階段墜毀,機上人員全數遇難。由於該空難與2018年10月印度尼西亞獅子航空610號班機空難,有較多共同之處,包括肇事機型都是機齡不足半年的Boeing 737 MAX 8型,且均為在起飛階段失事,使得多國民航主管機關及航空公司開始質疑該機型的安全性,目前全球374架Boeing 737 MAX系列客機全數停飛。 根據專家研究,Boeing 737 MAX 8失事的主因,主要是飛機結構設計時採取更大直徑的涵道,這個設計的好處是推進力量大、省油,但飛行時對於俯仰角更靈敏,尤其在仰角飛行時,往往會使角度不斷加大,甚至逼近臨界值的問題。但在節省成本的考量下,波音(Boeing)並未針對設計進行改良,而是加裝了一套「操控特性增益系統」(MCAS),當仰角過大時,系統會自動壓低仰角。因此,在這兩起空難之中,都有飛行員不斷拉高仰角,又被系統自動壓低的情況,以致於發生憾事。 經過一段時間的檢測,波音公司也坦承是「操控特性增益系統」無法模擬「防失速系統」出現失靈的困難狀況(參考連結),目前已針對該軟體進行更新。儘管今日美國航空宣布,將延長Boeing 737 MAX機型停飛期間至2019年9月3日,引發昨日台灣航太供應鏈重挫,但航空界對於Boeing 737 MAX復飛仍具信心,Boeing 737 MAX系列客機的在手訂單也並未下修(詳見【表一】),僅交機時程遞延,加上台灣航太供應鏈原本的產能規劃,皆落後於Boeing公司對Boeing 737 MAX系列客機的交機計畫,恰好可以利用這個機會進行調整。 【表一】Boeing在手訂單及飛機交付量 若Boeing 737 MAX無法順利復飛,航空業者向Boeing公司取消訂單,則同為單走道客機設計的Airbus A320 NEO可望成為最大受惠者。 根據Boeing公司預估,2018~2037年,民用客機交付量將達42,700架,產值約6.3兆美元,其中單走道客機(Single-aisle)受惠於新興國家航空公司崛起,以及歐美廉航的需求,出貨量達31,360架,產值3.48兆美元(詳見【圖一】)。 【圖一】2018~2037年民用客機交付量 【圖二】2018~2037民用客機產值 由於單走道客機的引擎,多數是採用美國奇異航空公司(GE Aviation)與法國賽峰公司(Safran)共同開發的CFM-LEAP系列,其中Boeing 737 MAX系列客機全數採用CFM-LEAP-1B型號,而Airbus A320 NEO系列客機採用的引擎也有半數以上是CFM-LEAP-1A型號,市場預期,以出貨量計算,CFM-LEAP引擎在未來10~15年民用航空市佔率將達70%以上。 根據專業機構研究,民用客機的成本結構,包括機體結構32%、引擎20%、整體組裝28%、系統(起落架...等) 11%、航電配備3%、內裝6%。其中,引擎是技術難度最高,成本結構佔比相對高,且產品生命週期較長的關鍵零組件。一般來說,引擎的生命週期可長達30年以上。 以前一代單走道客機引擎CFM-56為例,該款引擎在1985年首度獲得Boeing 737採用,並在1988年首度獲得Airbus A320採用,為史上最暢銷的引擎,產品生命週期即將屆滿35年。而新一代單走道客機引擎CFM-LEAP,在2010年首度獲得Airbus A320 NEO採用,並在2011年獲得Boeing 737 MAX採用,2018年CFM-LEAP出貨量已正式超越前一代產品CFM-56(詳見【圖三】),未來CFM-56將逐漸走入後裝維修市場。截至2018年底,CFM-LEAP在手訂單量高達17,275具,以每年交貨2,000具計算,未來8~9年內出貨量都不是問題。 【圖三】CFM-LEAP出貨量預估 由於台灣業者初次切入航太供應鏈,是在上一代產品CFM-56的中後期,協助原廠降低成本,且多數業者須透過漢翔整合,附加價值較低,進而反映在利潤率;然而,在CFM-LEAP時代,為提高對原廠的附加價值,部份業者如漢翔、豐達科(詳見「豐達科(3004):營運簡評」)、長亨(詳見「長亨(4546):營運簡評」)、駐龍(詳見「駐龍(4572):營運簡評」),在引擎設計初期就已經與原廠合作共同開發,隨CFM-LEAP產量在2018下半年正式超越CFM-56,經濟規模將逐步顯現,利潤率有機會持續優化。 此外,航太股也符合我們在「台股觀察週報 2019/5/19」提到的「外銷傳產股」,訂單不受華為事件影響,且直接客戶都是歐美大廠,收入幣別以美元為主,帳上也有許多美元計價應收帳款,可望在2019Q2享有匯兌利益。 2019/6/27更新 今日美國聯邦航空總署(FAA)指出,Boeing 737 MAX系列發現新的潛在問題,恐影響飛機在自動駕駛時壓低機鼻,機師是否能很快地拿回控制權。FAA表示,在Boeing公司解決這項問題以前,不會核准Boeing 737 MAX系列復飛,原先預期6月底進行測試,恐遞延至7月中旬。 因應這項問題,西南航空(Southwest Airlines)於今日宣布,將延長Boeing 737 MAX系列停飛至2019年10月1日,亦即原先業界對於Boeing 737 MAX系列將於2019Q3季末復飛的期待落空,實際復飛時間點可能會往後遞延至2019Q4。 定錨認為,只要Boeing公司在手訂單沒有遭到取消,復飛早晚只是時間問題,若供應鏈股價因此利空而下殺,應視為長線的買進機會。 2019/8/13 近期國內航太龍頭漢翔指出,先前因CFM-LEAP引擎產量不足,導致部份Boeing 737 MAX機身結構組裝完成後,在等待引擎裝機,但目前CFM-LEAP引擎產量已逐漸充足,Boeing要求供應鏈針對部份引擎料件減產5%,若Boeing 737 MAX未能在2019Q4復飛,則有可能會衝擊CFM-LEAP引擎供應鏈。 如果Boeing確定要求引擎供應鏈減產,則定錨先前介紹的航太零組件廠,包括漢翔、長亨、駐龍、豐達科,下半年營收動能都有可能會受到影響。然而,前陣子Boeing法說會,經營層仍對Boeing 737 MAX在年底前復飛充滿信心,建議投資人可以再觀察一下。 此外,由於Airbus A320 NEO同樣採用CFM-LEAP引擎,如果Boeing 737 MAX未能在年底前復飛,台系航太零組件業者仍有機會接到來自Airbus A320 NEO的轉單,所受衝擊應在可控範圍之內。

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2019-06-11