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完全解讀功率半導體產業鏈

產業評析   2018/05/28

功率半導體元件是實現電能傳輸轉換及最佳控制之關鍵零組件,不僅可提升工業生產效率、產品品質與產品性能,且可達到節能省電的效果。尤其,近年來世界各國大力推動節能減碳政策,驅動功率半導體元件的市場規模不斷茁壯。根據矢野經濟研究所調查,未來全球功率半導體市場將由家電、電動車、自動化設備與綠色能源等主導,預計2020年產值將達294.5億美元。

  功率半導體大致可分為功率離散元件(Power Discrete)與功率積體電路(Power IC)兩大類;其中,功率離散元件產品包括金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、二極體(Diodes)、絕緣柵雙極電晶體(IGBT)。根據IC Insights指出,2016年全球功率半導體市場達124億美元;在各類功率元件中,最具成長性的產品是高壓MOSFET(超過200V)與IGBT模組,這2類產品在2015~20年期間的複合年成長率(CAGR)預估分別為4.7%與4%;主要驅動力來自於車用電子、電動車與工業4.0等應用面興起。

  目前全球功率半導體主要廠商為英飛凌(Infineon)、On Semi、STMicro、Mitsubishi、Toshiba、Vishay、Rohm等,其中,功率半導體龍頭即是德國的英飛凌,全球市占率約18.5%。有鑑於此功率半導體商機爆發,日前英飛凌宣布將在奧地利菲拉赫(Villach)廠附近新建一座生產12吋薄晶圓功率半導體的全自動化晶片工廠,預計2021年初投產。此外,英飛凌著眼於全球最大電動車市場中國大陸,日前也攜手與上海汽車合資設立上汽英飛凌汽車功率半導體(上海)有限公司,該合資公司主要為中國市場生產汽車級框架式IGBT模組HybridPACK。IGBT具有高頻率、高電壓、大電流、易於開關等優良性能,作為大功率高頻開關在逆變器、電源變換器中被大量使用,更是電動車及工業應用領域(如高鐵、風能、太陽能等)的核心零組件。

  再者,因上海汽車集團分別與德國福斯汽車與美國通用汽車合資設立上汽大眾與上汽通用2大品牌,為了加速電動車的布局,如今上汽集團與英飛凌二強聯手,未來可望打破目前由比亞迪、吉利、北汽新能源、眾泰等自主品牌在電動車主導之局面。

  當前功率半導體主要以矽(Si)作為主要材料,但矽的功率半導體在降低導通電阻(On-resistance)、以及減少電力損耗等性能發展遇到瓶頸,因此,近年來英飛凌、Rohm等大廠積極往寬能隙(Wide Band-gap)的碳化矽(Silicon Carbide; SiC)、氮化鎵(Gallium Nitride; GaN)等為材料的功率半導體發展。集邦科技旗下拓墣產業研究指出,GaN與SiC除了具有耐高電壓的特色外,也分別具備耐高溫、低導通電阻、低切換損失以及適合在高頻操作下的優勢,不僅可使晶片面積可大幅減少,並能簡化周邊電路的設計。

  目前台積電(2330)6吋產能開出GaN製程提供德商戴樂格(Dialog)產出電源轉接晶片;而世界先進(5347)則與設備材料廠Kyma、轉投資GaN矽基板廠QROMIS攜手合作,去年底成功試產8吋GaN晶圓代工,而今年世界成為全球第1家能夠提供8吋GaN晶圓代工的廠商,包括NXP、英飛凌、德儀等IDM廠已經提前卡位下單,爭搶世界的產能。

  受惠於8吋晶圓代工產能吃緊,以及國際IDM客戶擴大下單,世界預期第2季營收將介於67~71億元之間,較第1季成長4.3~10.5%,毛利率約在31.5~33.5%之間,營業利益率介於21~23%之間,EPS挑戰1~1.2元。下半年進入傳統旺季,法人估全年EPS上看3.4元。

  除了台積電與世界之外,國內在功率半導體元件之供應鏈,從上游磊晶的嘉晶(3016)、漢磊(3707)與興櫃公司昇陽半導體(8028);下游MOSFET廠商為大中(6435)、尼克森(3317)、富鼎(8261);二極體則為強茂(2481)、台半(5425)、德微(3675);封測廠捷敏KY(6525);導線架廠則有順德(2351)與界霖(5285);散熱模組健策(3653)與艾姆勒(2241)等。

  其中,昇陽半主要從事再生晶圓與晶圓薄化業務,其中,在晶圓薄化方面,主要替英飛凌代工,目前每月產量達60000片。受惠於英飛凌等IDM廠擴大委外代工訂單,公司也積極擴充產能,預計年底前月產能可達80000片。由於晶圓薄化的製程技術門檻相當高,且對於品質要求也相當嚴苛,目前昇陽半是國內少數通過車規認證的廠商。

  晶圓薄化技術可提供積體電路高密度互連,大幅縮短導線或矽導通孔(TSV)間距,降低功率損失,可充分因應導體元件輕薄短小、高性能、節能需求。受惠於台積電、英飛凌等大客戶訂單,與新產能開出,昇陽半今年業績可望較去年成長1~2成,獲利將優於去年,EPS挑戰2元;預計6月中下旬掛牌上市,值得拭目以待。

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