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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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

Galaxy S20上市,全面支援5G

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2020-02-13

雲端服務商加碼投資,瞄準AI商機

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。

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2018-03-10

車用晶片需求,半導體業者意見分歧

根據SEMI最新報告,受惠車用MOSFET、IGBT需求暢旺,以及第三代半導體材料氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)即將成為未來主流,預估2017~2022年,全球將興建16座功率及化合物半導體晶圓廠,每月投片量增加120萬片8吋約當晶圓(詳見【圖一】)。此外,英飛凌(Infenion)、恩智浦(NXP)......等IDM業者,在產能吃緊的情況下,為提高廠房使用效率,將會把晶圓薄化製程大量委外代工,帶給相關供應鏈成長契機。 【圖一】全球八吋晶圓廠產能 繼台積電宣布睽違15年再度擴增8吋產能後(詳見「台積電擴建八吋廠,瞄準車用市場商機」獨家產業報告),聯電、世界先進、中芯也相繼公布2019年資本支出計畫,且不約而同將8吋廠列為擴產重點項目之一。 聯電董事會近期通過資本預算執行案,將投資274億元,擴增蘇州和艦8吋產能1~2萬片,以及台灣8吋產能去瓶頸,並擴增廈門聯芯12吋產能,從1.7萬片提高至2.5萬片。 世界先進規劃2019年投入資本支出36~38億元,較2018年資本支出21億元大幅增加,公司預計擴增月產能2.5~3.0萬片,佔目前月產能20.6萬片的12~15%,並在2019年中旬正式量產GaN-on-SiC。 相對於晶圓代工業者樂觀看待車用、功率元件市場需求,積極擴增8吋產能,封測廠則是態度保守,例如主要承接車用、通訊MCU訂單的欣銓,近期在法說會上表示,因半導體庫存水位偏高,導致2018Q3以來訂單能見度不佳,且中美貿易戰也影響客戶下單信心,根據晶圓代工客戶產能調整狀況判斷,預期半導體產業景氣最快要到2019Q2才有機會回溫,車用MCU在連續兩年成長後,在2019年將出現小幅修正,故2019年資本支出將從30億元下修至16~17億元,顯示經營層對明年景氣持保守看法。 而在前述提及的晶圓薄化製程,國內相關企業包括茂矽、精材、宜特、頎邦、昇陽半導體......等,各家廠商近況如下: 1. 茂矽:以6吋製程為主,2018年產線剛建置完畢,進行風險性試產,規模不大。 2. 精材:以8吋製程為主,產品主要是CMOS Sensor,少部份MOSFET是承接台積電訂單,月產能約1~2萬片。 3. 宜特:以8吋製程為主,2018年正式投產,主要客戶為世界先進,月產能約2~3萬片,經營策略朝向整合後段製程一站式服務。目前良率有待改善,且擴產幅度過大,初期產能利用率偏低的情況下,恐難以攤平折舊費用。 4. 頎邦:以8吋製程為主,供應自家使用,部份訂單會委外昇陽半導體。 5. 昇陽半導體:以8吋製程為主,產品主要是MOSFET,客戶主要是歐美IDM廠商,月產能約8萬片,居國內最大,2019年將受惠Infenion、NXP持續擴大委外訂單量,營收可望維持double-digit成長幅度。 然而,台系晶圓薄化業者的訂單,主要是國際IDM大廠釋出的低階訂單,這些訂單的製程難度相對於晶圓製程來說並不高。雖然我們看好8吋晶圓代工產能吃緊,以及車用、功率元件需求強勁,有助台系晶圓薄化業者營收持續成長,但對於製程難度低、技術護城河不深的產業,在評價上我們會抱持較謹慎的態度。

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2018-12-22