(圖片來源：shutterstock)
前言
世界行動通訊大會( Mobile World Congress, MWC )
上周在西班牙巴塞隆納如火如荼地進行了四天的展期
MWC 是在通訊領域最具指標性的展覽會
在展覽中常可以一覽通訊產業的最新趨勢
今年一共有來自世界各地的 2,400 多家公司參展
除了令人驚豔的柔性屏幕、折疊式手機外
不少手機廠也在今年正式展出 5G 手機
包括小米、三星、 LG 、華為
預計最快今年中便會正式開賣
也讓令人期待多年的 5G 技術慢慢成為現實
而在這些光鮮亮麗的手機廠商、5G 應用背後
有一個產業扮演著不可或缺的角色
甚至對其產品的需求
在通訊速度越來越快、
連接裝置越來越多的趨勢中
變得日益擴大
這就是我們今天想介紹的砷化鎵( GaAs )產業
以下本文將分成五大部分：
【作為半導體材料，砷化鎵適合用在光電、通訊領域】
【砷化鎵的簡易製程介紹】
【砷化鎵產業鏈：台灣廠商分工明確，佔有中上游到下游】
【台灣磊晶片廠商獲利能力比較：IET-KY、聯亞、全新】
【讓你帶走的結論】
讓我們繼續看下去…
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以下正文繼續…
作為半導體材料，砷化鎵適合用在光電、通訊領域
砷化鎵是三五族半導體的一種
那到底什麼是三五族半導體呢？
三族、五族指的其實是元素週期表上的 3A 族、 5A 族
因此包含著以下這些元素
3A 族：硼( B )、鋁( Al )、鎵( Ga )、銦( In )、鉈( Tl )
5A 族：氮( N )、磷( P )、砷( As )、銻( Sb )、鉍( Bi )
此外
從表中我們也可以看到
耳熟能詳的矽( Si )、鍺( Ge )是位在 4A 族
由矽這一種單一元素晶圓材料構成的半導體
我們稱之為元素半導體
矽作為最具影響力的半導體材料
至今已廣受電子業界利用
然而其即便用途廣
但對有些需求火燙的應用來說
以矽作為材料卻不見得有最佳的效果
像是在以矽製成的高頻晶片中
容易有較高的雜訊干擾
而在通訊中
顯然人們希望的是較少的雜訊
所以便會尋找可以避免矽的這些缺點的材料
正因如此
本文提到的砷化鎵產業才躍上檯面
砷化鎵的部分物理特性優於矽
當我們把 3A 族、5A 族元素混合在一起
成為化合物後
即像矽一樣成為一種半導體材料
我們稱之為化合物半導體
而以砷化鎵這種化合物半導體來說
相較矽而言
具有像是電子遷移率快、使用頻率範圍大
以及耐高溫、直接能隙、抗輻射等特性
而某些領域就十分青睞這些特性
例如通訊產業( 手機射頻、WLAN )
砷化鎵的簡易製程介紹
在我們開始介紹台灣的相關公司前
需要先讓大家快速地認識一下砷化鎵的製程
雖然其並不是單純使用矽這種元素半導體
但實際上產業結構與矽晶圓產業相似
砷化鎵的簡略製作流程與矽類似
關鍵差在基板材料及希望生成何種磊晶
大致上
砷化鎵產品的製作
是由一片單晶基板開始
( 不同於非晶或多晶，單晶是指構成基板的原子以一種重複模式排列成形 )
接著藉由不同的方式來讓基板上「生長」出另一層單晶薄膜
這樣的技術我們稱之為磊晶( Epitaxy )
Epi- 這個字首是指「在某物之上」
-taxy 這個字尾是指「有秩序的」
因此就是意指在基板上形成的單晶結構
由於磊晶技術的實施
或者說上面那一層單晶薄膜的生長條件
其實是相當嚴格的
像是基板必須為單晶晶圓
基板的原子大小必須與在其上生長的單晶相似
因此若以矽晶圓當作基板的話
在其上只能生長與矽元素尺寸相似的其他 4A 族元素
例如矽鍺晶圓( SiGe )
而以砷化鎵來說
若希望長出的單晶薄膜是砷化鎵的話
顯然地
基板的材料也只能是
與其元素大小相似的3A 族與 5A 族元素
例如磷化銦( InP )
或者直接利用砷化鎵作為基板
也因此
與矽晶圓產業常見的 12 吋晶圓直徑不同
砷化鎵晶圓的物理特性使該產業常見的直徑為 4-6 吋
目前主流的磊晶「生長」方式有四種
分別是－
液相磊晶( Liquid Phase Epitaxy, LPE )
氣相磊晶( Vapor-Phase Epitaxy, VPE )
有機金屬化學氣相磊晶( Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD )
分子束磊晶( Molecular Beam Epitaxy, MBE )
而三五族半導體磊晶的生長
則大多是利用
有機金屬化學氣相磊晶( MOCVD )
及分子束磊晶( MBE )這兩種方式
有機金屬化學氣相磊晶
是依靠特定氣體通過金屬反應源起化學作用後
再讓該氣體促使基板上生長出薄膜
而分子束磊晶
則是採用真空蒸餾方式來生成薄膜
不論是採取哪種方式
乃著眼於產業上的要求
例如成本考量
同時也牽涉到砷化鎵構成的元件種類
目前的砷化鎵元件主要有三種型式
應變式高電子遷移率電晶體( pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT )
異質介面雙極性電晶體( Heterojunction Bipolar Transistor, HBT )
金屬半導體場效電晶體 ( Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor, MESFET )
以有機金屬化學氣相磊晶技術( MOCVD )來說
其適合 HBT 及低階 pHEMT
而分子束磊晶技術( MBE )
則用在製造 MESFET 及高階 pHEMT
回到製程上
在基板上生長完單晶層薄膜後
便可以得到磊晶片
之後便可以開始根據 IC 設計圖來製造砷化鎵晶圓
最後則是交由封裝及測試廠做收尾
砷化鎵產業鏈：台灣廠商分工明確，佔有中上游到下游
隨著通訊產業在過去幾年的大紅大紫
作為手機通訊晶片中射頻模組( 如功率放大器、射頻開關 )的關鍵原料
砷化鎵上、中游的諸多廠商紛紛受惠
放眼未來
除了 5G 催生出更多的射頻模組需求外
諸如光電領域的3D感測技術、無人車中的光達系統、發光二極體等
皆需依賴砷化鎵晶圓
也因此
根據法國市場研究公司 Yole Development 的資料
整個砷化鎵產業 2017-2023 預計將有著 15% 的年複合成長率
其前景值得我們期待
縱觀整個砷化鎵產業
其中亦不乏一些台灣公司
所以在上表中我們以在台灣上市櫃的公司為主
像是在上游從事底層基板、磊晶片生產的 IET-KY( 4971 )
以及只從事磊晶片製造的聯亞( 3081 )、全新( 2455 )
不過這並不意味著這個領域全球就只有這幾家公司
例如以基板來說
AXT、住友電氣( Sumitomo Electric )、FCM 這三家公司
就佔有全球 95% 以上的份額
同時也正如前面提到的
砷化鎵產業大多不屬於矽晶圓的範疇
因此在中游裡
其實看不到台積電( 2330 )、聯電( 2303 )這兩大廠
而是由穩懋( 3105 )、宏捷科( 8086 )、環宇-KY( 4991 ) 這三家公司構成
其中光穩懋一家就掌握 7 成左右的全球砷化鎵晶圓代工市場
三者則共同佔據了將近 9 成的份額
了解完砷化鎵產業從上游到下游的概況後
接著我們來看一下這領域有那些表現亮眼的股票吧！
台灣磊晶片廠商獲利能力比較：IET-KY、聯亞、全新
本文先讓我們著眼於上游
磊晶片領域有三家台灣上市櫃公司 IET-KY、聯亞、全新
從技術上來看
IET-KY 投入在分子束磊晶( MBE )
與英國上市公司 IQE 為全球惟二投入此技術的廠商
而聯亞、全新則是投入在有機金屬化學氣相磊晶( MOCVD )
這兩種技術各有自己的利基
此外還有另外一家廠商 SCIOCS
為隸屬於住友化學( Sumitomo Chemical )旗下的公司
和前面幾家業者不一樣
其採取的生長技術是有機金屬氣相磊晶( MOVPE )
由於 SCIOCS 並沒有單獨上市
因此本文就先不去考量該公司
整體來說這個產業的股票價格波動比大盤大
例如IET-KY、聯亞
各自的股價在年後皆曾有 10% 以上的漲幅
尤其IET-KY 股價一度暴漲將近 25%
主要因素和本益比評價過低、元月營收年增率暴衝
還有分子束磊晶技術在未來更被看好有關
類似地
儘管是在倫敦證交所被交易
IQE 的股價亦在年後上漲了將近 50%
營收比較：近年聯亞超過全新成為台灣最大廠商
全新以及聯亞皆為營收突破 20 億元的公司
其中以聯亞成長的幅度最大
2013 年時聯亞營收大約只有 7.5 億
今年卻可能突破 23 億元
6 年成長了超過 200%
而全新規模雖大
不過營收上最近幾年漸漸被聯亞追過
IET-KY的營收為三者中最少
2018 年營收很可能會衰退或持平
毛利率、基本每股盈餘比較：
而以毛利率來看
一樣是聯亞的 54.1% 為三者最高
這也反映在基本每股盈餘( Basic EPS )上
在營收規模差異不大的情況下
聯亞的基本每股盈餘卻是全新的3倍多
同時我們也可以看出來
對磊晶片產業來說
2014-2016 這段時間受惠於手機產業
而迎來了業績的一個高峰
不論是營收、基本每股盈餘
大多處在相對的高檔
但在智慧型手機慢慢飽和後
業績也紛紛受影響
開始成長趨緩
甚至是減少
營利率比較：台灣廠商競爭力強於外國同業
營利率上也可以發現我們前面提到的業績減少現象
IET-KY、聯亞、全新、IQE
這四家磊晶片廠商的營利率皆是在2015年觸頂
此後幾年皆往下滑
從營利率的線圖中
我們也可以發現在磊晶片產業
台灣廠商的獲利能力算是相當優異
以 IET-KY 來說
儘管和 IQE 一樣都投入分子束磊晶技術
但營利率長期來都高於 IQE
而投入有機金屬化學氣相磊晶( MOCVD ) 的聯亞、全新
則是在現階段享有最優的營利率
不過其中我們需要留意
聯亞近期營利率大幅衰退的現象
雖然這部分與逐年提高的研發費用佔比有關
但衰退的毛利率也告訴我們生產成本亦在上升的事實
在下一篇文章中我們將繼續關注砷化鎵產業
並比較台灣的這些砷化鎵晶圓代工廠上！
讓你帶走的結論
1. 砷化鎵比矽更適合用在光電、通訊領域的一些應用上
2. 砷化鎵產業前景看好，2017-2023 年複合成長率達 15%
3. 台灣上市櫃公司佔有砷化鎵產業中上游到下游的位置
4. 聯亞營收最高、IET-KY 的磊晶技術備受期待
免責聲明：
此為產業分析文，並非投資進出建議！
