在 <白話文詳解 5G 產業，有哪些投資機會？> 及 <未來的市場，3D 感測產業介紹> 兩篇報告，提到射頻元件（RF）及 VCSEL 受惠於 5G 及 3D 感測趨勢，將是未來幾年快速成長的產業。而兩者都必須使用氮化鎵（GaN）或砷化鎵晶圓（GaAs）進行製造，因此今天要來介紹台灣一家專門的化合物晶圓代工廠：宏捷科（櫃：8086）。看完這篇報告，你將會了解以下幾件事：
- 半導體材料的發展，砷化鎵產業鏈概況及展望
- 淺談第三代半導體氮化鎵未來成長潛力
- 宏捷科：客戶從依賴 IDM 到轉型 Design House
- 從 Wi-Fi 6、智慧型手機供需分析宏捷科未來營運
- 宏捷科 2021/22 年財務預測及估值
公司簡介
宏捷科技（AWSC）成立於 1988 年，主要從事砷化鎵晶圓的代工製造，其生產據點位於台南科學園區。公司目前製程皆為 6 吋（製程佔比為 HBT 70%、pHEMT 20%）。產品應用以 Wi-Fi 及智慧型手機 RF 元件（主要為 PA（放大器），另也有 Switch（交換器） 及 LNA（低雜訊放大器））及 3D 感測元件 VCSEL 為主，終端應用佔比為 Wi-Fi 50-60%、智慧型手機 30-40%、3D 感測 5-10%，客戶則包括美國 Skyworks 及台灣的立積（市：4968）、中國的 RDA、Vanchip、Lansus 等半導體公司。
第一代到第三代，半導體材料的發展簡史
目前半導體材料共經歷三個發展階段，分別是第一代半導體的矽（Si）、鍺（Ge），第二代的砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP），以及第三代的碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）。
雖然用數字來區分，但並無後代優於前代的說法，而是分別代表了人類世界三次產業的變革，第一代的矽主要應用在 CPU、GPU、記憶體等需要高度運算的邏輯元件，代表了 20 世紀中集成電路（IC）時代的到來，最具代表性的例子就是電腦的出現。
第二代半導體則應用在 RF 元件、光通訊、衛星、GPS、光電（LED、雷射） 等功率、通信及發光元件，代表了 20 世紀末移動通信和網際網路的快速發展。
而近期的第三代半導體碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）則主要應用在高頻通信、快充、電動車零件、充電樁等，宣示了 21 世紀初 5G、電動車產業的興起。
若以發展成熟度來看，第一代的矽是應用最廣且最久的材料，發展也最成熟，而第二代的砷化鎵發展也已成熟，然因過往應用都較小眾且用量也不大，因此產業規模較小，而第三代的碳化矽、氮化鎵則剛開始發展不久，目前整體技術都尚未成熟。
Source：自行整理
大致瞭解半導體材料的發展後，再來就要開始介紹這次的重點：第二、三代的砷化鎵及氮化鎵，如果讀者對矽晶圓產業有興趣，也可以參考富果 <矽晶圓> 系列的報告。
砷化鎵產業已成熟，然近期在商用市場需求大增下供不應求
砷化鎵（GaAs）由元素週期表中的 5A 族砷（As）及 3A 族鎵（Ga）組成，是一種化合物半導體，也被稱為三五族半導體。由於分子鍵結及一些物理化學的特性，砷化鎵比矽具有更高功率、耐高溫等優勢，因此非常適合用在像是 RF 元件、光通訊、光電、GPS、衛星等要求高功率卻不需複雜運算的應用。
如果白話比喻，矽生產的產品（CPU、GPU、記憶體等邏輯 IC）就像人的大腦，有記憶、能思考、可運算，砷化鎵的（通訊元件）則像神經，負責傳送大腦的訊息，如果沒有通訊元件，我們就無法發送任何訊號。
而砷化鎵的技術早已非常成熟，只是過往都是以國防、光通訊等小眾客製化產品為主，整體用量並不大。但近期因 5G 智慧型手機、Wi-Fi 6 等對 RF 元件的需求大增，再加上 Face ID、3D 感測鏡頭、自駕車對於 VCSEL 元件的需求也越來越高，在商用市場需求爆發，供給方產量還未拉起下，才促使了近期砷化鎵產業嚴重的供不應求。
砷化鎵產業概況：製造難度不高，目前仍由 IDM 掌握產業節奏
砷化鎵和矽晶圓的製程一樣，都需經歷晶圓基板、磊晶製造、IC 設計、IC 製造以及封測等程序，不同之處在於矽晶圓的終端產品 CPU、GPU、DRAM 因講求運算效能，需追求先進製程（例如台積電、三星的 7 奈米、5 奈米），而砷化鎵終端則大多為 RF 或發光元件（VCSEL、LED）等講求功率放大及穩定，但不需要大量運算的應用上，因此通常都是使用微米級的成熟製程，在製造難度上並不如先進製程高。
除了製程不難外，前面提到砷化鎵過往需求不大，由 IDM 直接一條龍設計並生產是較有效率的方法，因此砷化鎵產業一直以來都由歐美的 IDM 廠商主導 ，以 Skyworks、Qorvo、Boardcom 為首的 IDM 就佔了整體市場 65% 以上的份額。
Source：Strategy Analytics
砷化鎵磊晶由於技術困難為寡占市場
不過產品製程雖不難，磊晶的生長卻很複雜，所謂磊晶就是在晶圓上依照產品需求生長一層特殊材質的單晶薄膜，由於砷化鎵本身就是由不同元素組成，在上面又要生長不同材質的材料，且通常磊晶好壞就直接決定了產品的品質，因此在溫度、壓力、流量、轉速及晶格匹配度都需精準掌握，缺一不可，整體難度非常高。
因此磊晶就成了一個獨立產業，廠商需先分別從晶圓廠拿到晶圓，及從 IC 設計廠拿到產品設計後，才能將磊晶依客戶需求生長在上面，再交付給中下游的製造商做成產品。
由於技術難度高，砷化鎵磊晶產業也為寡占市場，英國的 IQE 及台灣的全新光電（市：2455）合計市占率就高達快 80%，進入門檻極高。
Source：Strategy Analytics
砷化鎵代工市場因 IDM 外放產能及中國去美化未來將快速成長
雖然砷化鎵代工市場總規模佔整體砷化鎵製造市場不到 10%（目前還是掌握在 IDM 手中），但台灣的穩懋（櫃：3015）、宏捷科及環宇（櫃：4991）三大廠商就掌握了代工市場中的 90%。
此外，砷化鎵產業在近兩年發生了本質上的改變，由於商用市場需求的急遽大增，IDM 在成本考量下，逐漸加大外放產能給代工廠，此外，中美貿易戰使中國加快去美化的腳步，大量轉單給亞洲 Design House 或自行研發，也都加大了對砷化鎵代工的需求。
因此，預計未來化合物半導體將有望複製矽產業模式，專業代工將越來越成熟。
Source：Strategy Analytics
砷化鎵代工廠的下一步：第三代半導體氮化鎵
第三代半導體氮化鎵（GaN）和砷化鎵同為三五族半導體，但除了擁有能承受高頻率、耐高溫的優點外，還能承受更高的電壓，因此又和碳化矽（SiC）一起被稱為寬能隙半導體。簡單來說，氮化鎵和碳化矽分別就是砷化鎵和矽的加強版。
因為耐高壓的特性，氮化鎵適合用在高頻基地台 PA、快充、充電樁及電動車等領域，目前市面上已可看到多款氮化鎵快充器亮相（例如小米的 65W GaN 快充器），且因體積能做的更小（功率更高，可以減少被動元件的用量），預計未來也將被應用在智慧型手機內的 PA 。根據研調機構 Yole 預估，採用氮化鎵的功率元件市場將從 2020 年的 0.5 億美元成長至 2025 年的 7 億美元，五年 CAGR 達 69.5%，未來成長潛力非常大。
Source：Digitimes Research
氮化鎵與砷化鎵部分製程重疊，未來材料的穩定取得將成競爭關鍵
根據宏捷科總經理黃國鈞表示，氮化鎵和砷化鎵因組成及部分應用相近，約有 60% 製程可延用砷化鎵的 pHMET 製程，因此砷化鎵製造公司將能比其他新進者更快掌握相關技術，在砷化鎵產業競爭已漸趨飽和的情況下，氮化鎵就成了這些製造商下一個兵家必爭之地。
然而氮化鎵因成本高，難以量產，目前大多都是 GaN on Si 或 GaN on SiC ，以磊晶的方式生長矽或碳化矽的基板上，而不像砷化鎵直接是 GaAs on GaAs。
其中 GaN on Si 的效能最差，但成本低容易量產，是目前最普遍的方法，而 GaN on SiC 雖品質及效能都較好，但缺點仍是成本高及材料難以取得，目前約 60% 以上的碳化矽技術都掌握在美國的 Cree 手中。以現階段來看，GaN on Si 及 GaN on SiC 最大都可做到 6 吋，但後者能量產的公司並不多。
為了搶佔這個戰場，相關製造商都已加速佈局，但由於材料成本高及取得困難，未來能穩定掌握材料的廠商才有可能取得較大的優勢。
中美晶參與宏捷科私募，有望加速氮化鎵佈局
為了確保未來材料端穩定，宏捷科在 2020/8 月私募發行 4,500 萬股普通股給中美晶（櫃：5483），除了募得約 35 億元新台幣（以下同）資金外，也使中美晶成為其最大股東，持有 22.53% 股份。(將有三年閉鎖期）
透過此次私募案，宏捷科將能與中美晶旗下，同時也是全球第二大矽晶圓製造商的環球晶（櫃：6488）共同進行氮化鎵、碳化矽的研發。雖然仍在發展階段，且預計到 2022 年才能量產 GaN on Si，但以宏捷科在砷化鎵製造的經驗搭配環球晶對矽晶圓的相關技術，預計將可加大宏捷科的競爭能力。
此外，宏捷科過去股權較為分散，前十大股東個別持股比也一直在 5% 以下，透過這次私募也讓公司股權變得更集中穩定。
產業已拉起進入門檻，宏捷科未來成長將有望高於產業平均
晶圓代工以高資本支出拉高進入門檻，而根據穩懋、宏捷科釋出的計畫，兩者 2021 年的資本支出都將較去年大增約 3-4 倍，隨著金額規模的拉大，已逐漸拉起產業的進入門檻。
而穩懋目前雖然在規模、技術、營收等各方面都大幅領先宏捷科，但宏捷科在與中美晶結盟後，未來氮化鎵技術的優勢將逐漸顯現，再加上宏捷科本身規模較小、未來成長基期也將較低，我們認為宏捷科未來幾年將享有較產業平均更高的成長率。
Source：自行整理
宏捷科加大去美化，整體體質持續轉佳
回到宏捷科本身分析，公司客戶分為 IDM 及 Design House，前者以美國 RF 元件大廠 Skyworks 為主，但這種模式通常是 IDM 本身產能不夠才會外放訂單，也造成宏捷科過去獲利的波動較大。
但宏捷科近年也極力轉型，而中國的去美化則給了公司一個即時助攻，目前 Skyworks 的營收佔比已從 2017 年 70% 降至 2020 年的 10-12%，立積、RDA、Vanchip、Lansus 等台灣、中國 Design House 佔比則從原本不到 30% 大幅拉高至 60-80%，整體客戶結構的轉佳，也反映在公司近幾年獲利的穩定成長。
最後，讓我們從供需角度來分析宏捷科未來兩年的營運狀況及其投資價值。
Source：宏捷科、自行整理
從供需角度預估宏捷科未來展望
目前宏捷科的產品為 Wi-Fi 佔 50-60%、智慧型手機 RF 元件 30-40% 及 VCSEL 5-10%。因此，我們可以從 Wi-Fi、智慧型手機的未來展望推估宏捷科營運狀況。
WiFi-6
Wi-Fi 在時隔 6 年後，推出了新一代規格 Wi-Fi 6， 除了速度更快外，也可同時連接更多設備。因此在 IoT 浪潮以及 Wi-Fi 6 換機潮的驅動下， Wi-Fi 6 相關產品的出貨量（包含支援 Wi-Fi 6 的 5G 手機、基地台、路由器、交換器等）也將強勁成長，根據研調機構 Strategy Analytics 統計，Wi-Fi 6 產品出貨量 CAGR 將在 2020-24 年達 57.8%，滲透率也將從 2020 年 16.6% 上升至 2021 年 81.0%，整體成長非常強勁。
Source：Richwave
宏捷科 Wi-Fi 業務大多來自立積，約佔其營收比例 45-50%，而從立積近期釋出的消息看，目前缺貨的原因主要在於砷化鎵製造商的產能不夠，因此可推估，宏捷科 2021 年的新增產能將有望被填滿，維持幾近滿載的產能利用率。
智慧型手機
智慧型手機未來有望在 5G 換機潮的帶動下重返成長，根據 TrendForce 預估，2021 年全球智慧型手機出貨量可達 13.6 億台 ，YoY+9%，其中 5G 手機的出貨量達 5 億台，YoY+100%，滲透率達 37%。
一般而言，5G 手機的 PA 使用量將從 4G 的 5-7 顆增加到 10-14 顆，推算 2021 年手機的 PA 平均出貨量就可成長約 25%。
此外，高階旗艦機也開始將 3D 感測鏡頭從原本的 Face ID 拓展應用到後鏡頭，例如 iPhone 12、華為 P40 的 ToF 後鏡頭，預計未來小米等廠商之旗鑑機也將跟進，可望進一步推升 VCSEL 的需求量。
因此， 隨 5G 換機潮的帶動，未來 PA 及 VCSEL 的需求也將持續增加。
宏捷科 2021/22 年財務預估
最後來推估宏捷科 2021、22 年的營運及獲利。
產能方面，宏捷科預計在 2021 年底擴充至 2 萬片/月， 2022 年底到 2.5 萬片/月，而產能利用率推測能維持 2020 年約 90-95% 的水準。
價格方面，宏捷科宣布 2021 年將調漲代工費約 10%，但即便如此仍較穩懋報價低約 20%，因此預計 2021 年宏捷科的 ASP 將 YoY+10%，達 2.85 萬元/片，2022 年則 YoY+ 5%，至 2.99 萬元/片。
（註：過往的晶圓製造廠都是 Price Taker，宏捷科這次能主動漲價，顯示下游的需求強烈）
將產能、產能利用率及 ASP 相乘後，可推估宏捷科 2021、22 年的營收分別達 56.84、76.73 億元，毛利率在折舊與 ASP 小幅上漲的相互消長下，將較 2021 年微幅下降至 30.5%，2022 年則為 30.0%。
而營業費用率則估計將降低至 7% 左右，所得稅率以 18% 計算，則宏捷科 2021、22 年的稅後淨利為 10.84、14.84 億元， EPS 為 5.43、7.43 元，未來兩年將持續維持高成長。
Source：自行整理
結論
砷化鎵及氮化鎵在未來幾年的需求將快速成長，代工市場也將益發成熟，而宏捷科在與中美晶結盟、及客戶結構轉佳下，未來營運將有望享有超越產業平均之成長率。
以宏捷科 2021、22 年推估的 5.43、7.43 元 EPS 計算，Forward P/E 約為 30、21 倍，考量到其未來幾年的成長潛力，目前股價並未被過份高估，對長線投資人來說，宏捷科仍是可持續追蹤的標的。
自我揭露與聲明：
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責任編輯：邱翊雲（合格證券投資分析人員）
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