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。

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。

今天超微(AMD)總裁暨執行長蘇姿豐女士，在台北電腦展(Computex 2019)新增的大會專題演說CEO Keynote，為這場活動揭開序幕。 首先登場的，是象徵AMD在伺服器市場吹起反攻號角，基於Zen 2架構、以台積電7nm製程打造的伺服器新平台Eypc Rome。這款處理器擁有64核心、128執行緒，支援PCIe高速傳輸介面，提供更多的I/O插槽，並大幅提升單一插槽的浮點運算能力，相較英特爾(Intel)前一代產品Xeon 8280，Eypc Rome的效能提升兩倍。 由於AMD在伺服器市場已沉寂多年，儘管Zen架構吹起反攻號角，但受限於效能及製程落後競爭對手，市佔率約5~10%。而Eypc Rome為首款以台積電7nm製程打造的處理器，雖然這款產品效能仍落後英特爾最新款Xeon 9282，但因為採用台積電7nm製程，預期在功耗表現上將會勝出，提供終端廠商不同的選擇。國內供應鏈與Eypc Rome最直接相關的，除了提供晶圓代工服務的台積電以外，CPU Socket供應商嘉澤，ABF載板供應商南電也是潛在受惠者。 接下來，蘇姿豐女士介紹AMD新一代消費級GPU ── Radeon RX5700。這款產品的亮點在於全球首款支援PCIe 4.0傳輸介面的消費級GPU，效能稍優於NVIDIA同級產品GeForce RTX2070，根據超微過去的定價策略，市場預期，Radeon RX5700將會開出更甜蜜的價格。此外，蘇姿豐女士也再次強調，AMD已根據Zen CPU及Navi GPU架構為基礎，提供Sony新一代遊戲機Play Station 5半客製化的架構方案。 但我們仍擔憂，GeForce RTX2070只是一款用台積電12nm(16nm改良版)製程投片的產品，而Radeon RX5700是採用最先進的7nm製程，雙方製程相差1.5代，但效能卻沒有大幅提升，且GeForce RTX2070是上市將近一年的產品，有充足的本錢殺價競爭，未來AMD在較劣勢的成本結構下，可能會面臨嚴峻的挑戰。 接著登場的是本次專題演說的重頭戲，也就是眾所矚目的消費級CPU ── Ryzen 3000X系列。 由於去年下半年以來，市場頻傳Intel 14nm產能不足、10nm進度落後，給予AMD在PC、NB市場反攻的機會，因此市場特別重視Ryzen 3000系列的表現，是否能說服PC、NB品牌及ODM廠採用。此外，這也是台積電在華為制裁事件爆發後，堅持不調降財測的唯一希望。 在此之前，Intel搶先發布Core i9-9900KS特別版Desktop CPU，這款產品採用Intel 14nm++製程，擁有8核心、16執行緒，基礎時脈4.0GHz、超頻時脈5.0GHz，效能相當驚人！雖然Intel沒有公布熱功耗(TDP)的資訊，但根據Core i9-9900K的TDP來到95W，這款特別版CPU的TDP很可能會更高。 同時，Intel也對於新一代消費級CPU ── Ice Lake，釋出了更多的資訊。這款Mobility CPU(NB用)，採用Intel 10nm製程(以匣極間距與電晶體密度衡量應稍優於台積電7nm製程)，將以限量發行的方式銷售，效能較上一代產品大幅提升，也優於AMD同樣功耗的產品Ryzen 3700U。 首先登場的是Ryzen 3700X，這款產品擁有8核心、16執行緒，基礎時脈3.6GHz、超頻時脈4.4GHz，不僅核心數低於市場預期之12核心，時脈頻率也上不去，驗證我們在「AMD 7nm樣品初步測試資訊」提出的擔憂，亦即台積電製程在拉高單核頻率方面並沒有優勢。但令人驚豔的是，這款產品的TDP竟然只有65W，超低的功耗，顯現台積電過去長期耕耘手機AP市場磨練出的製程優勢。 接著登場的是Ryzen 3800X，這款擁有8核心、16執行緒，基礎時脈3.8GHz、超頻時脈4.5GHz，再次顯現台積電製程在超頻時脈的劣勢。但相較上一代TDP同樣是105W的Ryzen 2700X，這款產品的效能平均提高15~30%，顯現台積電製程在低功耗的競爭優勢。 目前發表的Ryzen 3700X、Ryzen 3800X，競爭對手分別是Intel Core i7-9700K、Core i9-9900K，兩者在基礎時脈已不相上下，超頻時脈則是由Intel勝出，但AMD的產品擁有更低的TDP，亦即較低的功耗及發熱，實際運作的效能看起來是AMD稍優一些，且Ryzen 3700X定價329美元、Ryzen 3800X定價399美元，非常具吸引力。 最後登場的是本次的旗艦產品Ryzen 3900X。這款擁有12核心、24執行緒，基礎時脈3.8GHz、超頻時脈4.6GHz，缺點仍是在核心數較少、超頻時脈較低，但TDP只有105W非常亮眼。 在本次發表會後，我們對於AMD的表現憂喜參半，Desktop CPU ── Ryzen 3000X系列，對於注重C/P值、低功耗的消費者非常具有吸引力，由於Intel採用10nm製程的Desktop CPU —— Tiger Lake要等到2020年才會上市，AMD的新產品很有機會反攻市佔率。但在NB市場，Intel Ice Lake即將上市，要說服品牌、ODM廠採用Ryzen 3000U系列，恐怕沒那麼容易。而GPU市場，Radeon VII的成本結構遜於NVIDIA RTX 2000系列，且NVIDIA新一代採用台積電7nm製程的產品，已在醞釀當中，也不太容易取得競爭優勢。 至於最重要的伺服器市場，Eypc Rome雖擁有較低的TDP，但效能恐怕不夠好，且Intel將在2020上半年推出採用10nm製程的伺服器新平台，面對2019年美系雲端服務業者較疲弱的換機需求，以及中美貿易戰拖垮陸系雲端服務業者的投資意願，恐怕很難取得優勢。但由於基期非常低，只要多獲得1%的市佔率，都具有非常重大的意義。 總結以上，我們認為Ryzen 3000X系列的銷售成績，將是影響台積電下半年財測的關鍵，各位可以密切追蹤這項議題。

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。