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矽晶圓是什麼?矽晶圓三雄是誰?矽晶圓族群與產業介紹!
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黃彥鈞
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矽晶圓是什麼?矽晶圓三雄是誰?矽晶圓族群與產業介紹!

2023 年 10 月 11 日

 
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在之前半導體產業鏈介紹中我們知道IC產業鏈上、中、下游分別為上游的 IP 設計及 IC 設計業;中游的 IC 晶圓製造;下游的 IC封裝測試、IC 模組、IC 通路等。台灣擁有全球最完整的半導體產業聚落及專業分工,也因此在中游的 IC 製造中,又發展出了一條新的晶圓材料供應模式。隨著半導體產業的蓬勃發展,對晶圓材料之需求也跟著急速增加,今天我們就要來揭開擔任台積電( 2330-TW )、聯電( 2303-TW )、立積電( 4968-TW )等全球積體電路製造公司的晶圓材料供應關鍵者-矽晶圓產業的面貌。

中美晶( 5483-TW )公告 9 月合併營收 72.4 億元,年增 0.6%;第 3 季合併營收 196 億元,季減 3.53%,年減 9.36%。

環球晶( 6488-TW )公告 9 月合併營收 64.3 億元,年增 6.04%;第 3 季合併營收 173.8 億元,季減2.91%,年減 3.75%。

矽晶圓是什麼?

矽晶圓為目前製作積體電路之基底材料,其原始材料「矽」,是將二氧化矽礦石,經由電弧爐提煉、鹽酸氯化及蒸餾處理後,製成高純度的多晶矽(其純度要求高達 99.999999% )。將此多晶矽加熱溶解後再透過「長晶」這個過程將其拉成不同尺寸的矽晶圓。而依面積大小有 3 吋、 4 吋、 5 吋、 6 吋、 8 吋及 12 吋等規格之分(我們現在常在新聞中聽到 8 吋、 12 吋晶圓),這些矽晶圓經送至晶圓廠內製造晶片電路後,再經切割、測試、封裝等程序,即成為市面上一顆顆的 IC。

矽晶圓

資料來源:DOIT 經濟部技術處、環球晶( 6488-TW )年報

矽晶圓產業現況

矽晶圓需求量

根據 2022Q2 SUMCO 和 Global Wafers 法說會,兩者皆認為目前的矽晶圓廠產能擴增速度是遠遠不及晶圓代工擴廠速度的,且其認為以目前全球矽晶圓供給者的擴產速度,產量開出的時間要到 2023 年才會開始實際增加,而整體市場供需狀況到 2025 年才能夠達到平衡。(下圖 300mm Wafer Demand 代表的就是 12 吋矽晶圓需求,其中智慧型手機所使用到的邏輯 IC、NAND 及Dram 記憶體是其大量的需求來源之一)

Wafer Demand

12吋矽晶圓

資料來源:經濟日報

矽晶圓漲價?

然而隨著下半年總經局勢開始發生變化,通膨、需求下降等雜音出現後矽晶圓廠們也紛紛調降預期。從台勝科( 3532-TW )、環球晶等大廠在法說會提供的展望,就可以發現在價格端是呈現漲不動的狀況,目前價格都是依靠長約在做支撐,而後續客戶是否有為了去庫存,去做違約的狀況則需要持續觀察。

矽晶圓應用

矽晶圓的應用可以說是相當多元,由於矽晶圓就是我們常說的 IC 晶片(積體電路)材料,因此舉凡最新的 3 奈米先進製程到 7 奈米以上的成熟製程,所有的終端應用都可以說是跟矽晶圓產業沾上邊。在未來 5G 、AI、IoT、電動車等新技術發展,將持續帶動整個IC產業的成長,全球矽晶圓材料需求將隨半導體整體需求上升而成長。

目前主流晶圓的直徑為 6 吋、 8 吋、 12 吋矽晶圓,像我們所使用的智慧型手機或家用電子產品裡,有所謂的射頻晶片、螢幕類比晶片及感測元件等,這些部分由較成熟的晶圓製程所組成,其使用的就是 8 吋晶圓。 12 吋晶圓則是應用於最先進製程來生產最先端的CPU、GPU等晶片(AI、HPC、手機及電腦處理器),但無論 8 吋或是 12 吋晶圓,皆是電子產品的重要關鍵原料。

除了依照尺寸做區分外,晶圓也可以依照應用做區分,分為輕摻和重摻晶圓兩種。輕摻所應用的市場就是在 2022 年較早出現衰退的消費型電子類,重摻則是使用在現在十分火紅的車用、工業相關應用,相對是較為耐用、高壓的產品。

電晶體銷售額

矽晶圓應用

圖片來源:環球晶法說會

矽晶圓供應鏈

在查詢矽晶圓的上游時,會發現供應的廠商不論中、美、日居然都是跟太陽能有所關聯的廠商!?由於矽材料同時也是太陽能電池中最重要的基礎原料之一,這也許就是為甚麼中美晶( 5483-TW )會從原本的太陽能材料供應商,成功跨入矽晶源供應廠商。矽晶圓的上游材料來源為多晶矽,在過去多為歐美日的大廠(Hemlock、Wacker、REC等)。在後來中國太陽能產業崛起後,全球就有近 8 成的產能被中國的低價策略所佔據。然而在供應鏈去中化、中美貿易戰等狀況下,廠商也開始決定將供應來源多元化;而中游就是在台灣十分知名的矽晶圓製造商們(環球晶、台勝科、合晶( 6182-TW )等)提供一條龍式的服務。製作過程依照尺吋不同略微差異;下游就是我們所熟知的各類型 IC 製造公司(台積電、聯電、世界先進等)

8吋 拉晶→切片→磨邊→磨面→化研→研磨→檢查→ 洗淨→《氫(氬)氣處理》→洗淨→檢查→出貨
12吋 拉晶→切片→雙面研磨→周邊研磨→化研→熱 處理→洗淨→鏡面研磨→檢查→洗淨→《磊晶處理》→洗淨→出貨

矽晶圓供應鏈
資料來源:工研院、經濟部技術處、台勝科年報

矽晶圓族群

矽晶圓產業有集中化及整合之趨勢,前五大廠商合計市佔率超過 90% , 而前五大排名分別為日本信越(Shin-Etsu)、日本 Sumco、環球 GWC、德國 Siltronic AG(SSLLF-US)、及韓國 SK Siltron。在台灣方面,依照市值做排序的話排名前三大則為環球晶(中美晶集團子公司)、台勝科及合晶,這邊我們就簡單列出前三者近幾年的財務資訊。

環球晶(6488) 台勝科(3532) 合晶(6182)
毛利率(22Q3) 43.7% 38.6% 39.5%
營益率(22Q3) 35.1% 32.4% 24.4%
近四季
營收年增率
13.7% 27.1% 33.4%
近四季
累計EPS
26.9 10.85 3.9
本益比 18.1倍 13.7倍 10.8倍
殖利率 3.29% 1.49% 3.23%

矽晶圓三雄

前面提到在矽晶圓產業方面台灣有所謂的「矽晶圓三雄」,雖然龍頭環球晶在製程方面橫跨最大最完整,但他們也有各自產能較為集中的領域,以下我們就針對個別公司做較詳細的介紹。此外,環球晶的母公司中美晶也是身為整個「矽」產業中相當重要的一員,旗下轉投資的控股還有車用半導體朋程( 8255-TW )、第二代半導體大廠宏捷科( 8086-TW )等。

中美晶事業體

資料來源:中美晶

中美晶 環球晶 台勝科 合晶
背景介紹 原為矽單晶棒及矽晶圓生產廠商,同時開發出藍寶石晶圓做為光電材料。擁有兩大事業群-半導體事業群(持股環球晶)以及太陽能事業 於2011年10月18日由中美晶的半導體部門分割成立,為全球第三大、國內最大3~12吋半導體矽晶圓材料商 成立於1995年11月,為台灣專業8吋及12吋矽晶圓製造商,由台塑與日商勝高(Sumco Techxiv)合資成立 成立於1997年7月24日,為全球第六大半導體矽晶圓供應商,公司主要產品為8吋以下的拋光矽晶圓與磊晶矽晶圓
營收比重
  1. 半導體晶錠及晶片88%(環球晶)
  2. 太陽能電池4%
  3. 太陽能模組2%、太陽能晶錠2%
  4. 太陽能矽晶片及其他4%
  1. 12吋晶圓 53%
  2. 6/8吋晶圓 47%
  1. 12吋晶圓 73%
  2. 6/8吋晶圓 27%
  1. 12吋矽晶圓3%
  2. 8吋矽晶圓71%
  3. 6吋矽晶圓20%
  4. 小於6吋矽晶圓6%
營運展望
  • 受惠各國供應鏈去中化,太陽能模組、電池等相關產品有望突破以往受到大陸相關廠商高度價格競爭的局勢
  • 積極建設許多在地太陽能廠,成為穩定售電收入來源,並在未來整合不同類型綠電收入
  • 在近期需求放緩狀況下,長約覆蓋率較高的業者能獲得一定程度之保護,而環球晶整體長約(LTA)覆蓋率達80~85%,屬於台灣同業者中最高
  • 在2022年併購Siltronic 失敗後,股價受到評價損失影響,且影響2022年EPS,但此部分後續影響將降低。
  • 因應目前需求端有放緩的跡象,調低當初對於價格上漲的預期,但在長約覆蓋率方面也有70%左右,將會持續觀察是否有違約可能
  • 看好長期矽晶圓產業將持續增長,台勝科在2022年10月宣布將斥資74億元在雲林麥寮擴建12吋矽晶圓廠,預計2024年將完工並投入量產
  • 近期消費性電子、車用需求放緩,導致6吋以下晶圓需求降低最為明顯,但長約部分目前尚未受到影響
  • 雖然近期市況放緩,但合晶仍積極布局 12 吋矽晶圓市場,預期在鄭州廠及龍潭廠建置擴增下,2023 年12 吋矽晶圓月產能將達到 5 萬片

資料來源:新聞、Moneydj、鉅亨網、公司法說

矽晶圓未來展望

在 2022 年國際半導體產業協會(SEMI)舉辦的 SEMICON Taiwan 國際半導體展中環球晶董事長徐秀蘭就親自針對台灣的矽基半導體產業發展作出預測。徐秀蘭指出,未來 20 年矽基半導體不會退流行,但化合物半導體將是全新的半導體應用及競爭領域,從美國到中國都積極跨入。

從現在綜觀未來幾年最有可能積極發展的領域,包括各國政策強力補貼支持的綠能發展,連結到電動車速成長,光這塊就足以支撐非常大量的第三代半導體市場(碳化矽、氮化鎵等)。然而目前碳化矽的全球前五大公司(意法半導體、英飛凌等),基本上都是 IDM 廠。展望未來碳化矽的需求太大後,這些 IDM 不足的部分就會開始將部分上游製造需求外報,到時台系矽晶圓產業若能將技術跟上,把握此波趨勢將會帶來非常大的成長動能。

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週餘
 
 
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