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富果觀點

  1. 導線架產業應用包含光學元件(LED)、IC、功率元件等,由於 LED、IC 技術成熟且有多種替代品,判斷未來以功率導線架最有發展潛力
  2. 導線架產業破碎,近年全球導線架領導廠商逐漸由日本轉移至台灣,未來將隨原料、技術、規模經濟三大進入門檻提升,使台廠鞏固領先優勢
  3. 功率導線架以車用為主要成長動能,將隨電動車滲透率和碳化矽採用率提升而受惠,觀察下游 IDM 客戶,儘管消費性電子衰退,2023 年在車用帶動下仍將持續成長
  4. 台廠目前以順德、界霖最專注於車用相關之功率導線架,將成為最大受惠者,其中順德基於較早進入市場、規模較大具備較大優勢

 

導線架是半導體封裝業中重要的材料,為晶片以及印刷電路板之間的媒介

導線架(Lead Frame)、金線與封裝膠為半導體封裝三大原料,導線架透過銅材或鐵鎳合金等金屬材料經過沖壓或蝕刻的方式成形,再經過電鍍處理製成。功能主要為支撐晶片以及作為晶片與印刷電路板(PCB)之間的連接媒介。

將導線架產業鏈進一步拆分,上游為原料(銅、鐵鎳合金等)供應商,中游為導線架製造業者,下游則為封裝業者或是半導體 IDM 大廠。

Source:Ansforce、富果研究部

 

導線架產業應用包含光學元件(LED)、IC、功率元件等,由於 LED、IC 技術成熟且有多種替代品,判斷未來以功率導線架最有發展潛力

導線架的應用領域可以分為 IC 元件(如邏輯 IC、類比 IC、記憶體)、光學元件(以 LED 為主)以及分離式元件(以功率元件為主,如二極體、整流器、電晶體),以下分別以 IC 導線架、LED 導線架以及功率導線架稱之。

IC 導線架中,終端應用(如手機、電腦等消費性電子領域)追求高效能且 IC 結構複雜,因此多透過 IC 載板連接晶片(如 CPU、GPU)和 PCB,以達到更高的傳輸速率、佈線密度等,目前大部分的 IC 導線架已被 IC 載板取代

LED 導線架主要應用於電視、汽車車燈、戶外照明等領域。近年來面臨南韓、中國大陸業者進入市場,使得 LED 導線架面臨削價競爭。除此之外,導線架在 LED 也有許多替代方案(如覆晶封裝,見註),LED 導線架已發展成熟,產品差異化程度、進入門檻皆低,未來成長有限

註:LED 覆晶封裝(Flip chip)為將晶片翻轉朝下,將晶片上的接點與基板直接連接,相對起導線架透過打線的方式連接至基板,具有發光面積較大、散熱佳、體積較小等優勢。

功率導線架應用於包含汽車、工業、再生能源等,應用場景要求耐高電壓、高電流,由於技術門檻提高(見下文),且 IC 載板替代性低(除應用場景不同外,IC 載板單價高,運用於功率元件成本效益低),功率導線架廠面臨競爭較低,將有望隨功率半導體成長而受惠,下文將聚焦於討論功率導線架。

 

導線架製程主要可分為沖壓式及蝕刻式,而功率半導體以成熟製程為主,不需要蝕刻式之高精密度,強調客製化、耐高壓等需求,仍以沖壓式製程為主

導線架依應用領域不同,製程也有所差異,目前主要技術分別為機械沖壓以及化學蝕刻。

機械沖壓應用在低引腳數、精密度較低的產品,關鍵在於模具之客製化能力,由於模具可以重複使用,其生產成本可隨產量提升後降低,目前台廠以順德(市:2351)界霖(市:5285)為主;蝕刻製程主要使用於精密度較高、引腳數較多、較先進 IC 封裝,適合少量但多樣化的產品,成本相對沖壓式製程高,台廠以長科(櫃:6548)為代表。

整體而言,LED 導線架(不包含 Mini LED 等較高階之 LED)、功率導線架因產量大且精密度要求較低,多以沖壓方式製作;而蝕刻式目前主要與 IC 載板(無導線架封裝技術)競爭,相對 IC 載板具成本優勢。

Source:富果研究部、半導體材料之功率導線架產業 結構─行為─績效分析

 

導線架產業破碎,近年全球導線架領導廠商逐漸由日本轉移至台灣,未來將隨原料、技術、規模經濟三大進入門檻提升,使台廠鞏固領先優勢

早年在導線架市場中,日本住友集團(SHM)為領導者,然因導線架為其眾多產品線中毛利率較低之產品,目前已停止研發或出售相關子公司,例如界霖與長科分別於 2017 年收購住友旗下事業體,使兩者一舉躍升為全球前三大功率導線架廠。

目前,導線架企業主要分佈於亞洲國家,除臺灣廠商外,尚有日本的三井高科技 (Mitsui High-Tec)、新光電工 (Shinko) ,韓國的 Haesung DS 株式會社 ,中國的寧波康強、寧波華龍以及香港的 ASM 太平洋科技等,三井高科技雖市佔最高仍僅佔 10.8%,整體產業破碎

放眼整個導線架產業,儘管產業競爭激烈,多數同業普遍皆往精密度較高之蝕刻式製程,或轉往 IC 載板發展,專注於功率導線架的仍以台廠為主,目前以技術發展最成熟之日本廠商為主要競爭者。

Source:SEMI Industry Research and Statistics, 2020 、富果研究部

現今的功率導線架產業,以原料、技術以及規模為三大競爭關鍵:

  1. 原料

銅為導線架佔比最高的原料(成本佔比約 60%~80%),為了滿足功率導線架耐高壓、高電流的需求,會對銅材進行額外加工製成異型銅(註)

註:透過對平板銅進行加工,使銅材表面凹凸不明、材料立體化,以提升導電性以及對高電流應用散熱效果。

近年異型銅多呈供不應求,使導線架廠有更多與下游客戶的議價空間,在銅價上升時可進行漲價。由於導線架每月報價為前月份銅均價加上加工費(註),而多數廠商庫存週轉天數大約三個月,因此當銅價上漲時,報價上升且銷售產品為過去之低價銅,將使毛利率上升,反之亦然,故銅價的漲跌幅與導線架廠商的毛利率呈正相關。

註:2023/1 月,順德為因應銅價走高,於 2、3 月向客戶調升售價約一成。(每公噸銅均價:2023/1 月:9,000美元,2022Q3:7,734美元,2022Q4:8,367美元)

為了節省成本和對自身原料庫存保有彈性(目前全球異型銅生產主要有日立、三菱、神戶製鋼,供給有限),自製異型銅也為近年功率導線架廠發展重點。

台廠中,順德於 2010 年與日本三菱伸銅合作開發異型材,除了提升自製能力也能縮短交期及減少庫存,目前自製率超過 90%;界霖則於 2014 年開始自製異型銅,目前自製率約 80%。

整體而言,順德與界霖雖毛利率仍與銅價正相關,但透過自製銅,波動幅度已縮小。

Source:富果研究部

註 1:長科無自製銅的能力並向日本進口銅材,雖有功率導線架產品,但主要仍以 IC 導線架為主,因此無納入比較。

註 2:IC 導線架含銅量相對少,且採用蝕刻式製程,整體附加價值、毛利率較高,受到銅價波動程度低。

 

  1. 技術

功率導線架主要客戶為功率半導體 IDM 廠商(如 Infineon、STMicro 等),在高電壓高電流需求下,對於功率導線架之技術要求提高(註),且涉及電力系統(如電池、車載充電器、逆變器等),要求高安全性、高穩定性,使得零組件認證週期落於 2~3 年,均提升了功率導線架的進入門檻。

註:以應用於車用逆變器 SiC 之晶片而言,相較傳統導線架以錫膏貼合晶片與導線架,為滿足耐高電壓、電流之需求,改採用燒結銀連接。由於燒結銀連接需要更高的精密度(公差小於 20 微米)以及局部鍍銀的技術,提升了技術門檻。

  1. 規模經濟

檢視台廠導線架三大廠,2023 年皆有擴產相關計畫:

  • 順德:2023 年資本支出 3~4 億元,近期南投新廠落成,2023Q2 季末放量出貨,後續資本支出主要用於增加後段的表面處理(電鍍)製程。
  • 界霖:2023 年資本支出近 2 億元,將持續擴充馬來西亞、日本的廠區及設備。
  • 長科:2021、2022 年資本支出分別約為 15 億、22 億元,預計 2023 年將持平於 2022 年,逐年提升蝕刻製程產能(2022 年 7,000 萬條,預計 2025 年達 1.3 億條)。

整體而言,在日本大廠逐步退出市場下,台廠將有望持續擴大市佔,且在產量增加下,進而降低生產成本(因開發完成之模具可重復使用),以達到規模經濟的效益。

長期而言,功率半導體需求仍高,除了產品品質、技術要求高,自製異型銅技術也提升同業間之進入門檻。判斷未來不會如同 LED 導線架市場,因大量廠商進入使產能過剩引發價格戰,功率導線架市場仍將由台廠主導

 

***

功率導線架以車用為主要成長動能,將隨電動車滲透率和碳化矽採用率提升而受惠,觀察下游 IDM 客戶,儘管消費性電子衰退,2023 年在車用帶動下仍將持續成長

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Author

Fugle 富果研究團隊 / 台大財金系
相信投資沒有捷徑,不投資自己不了解的公司
期望可以從自身生活中發掘投資機會

8 Comments

  1. Lester Hsieh Reply

    您對長科的資訊描述,我認為有很多的不完善
    (1) 長科的毛利並不受銅價影響,而在技術加值。 譬如: 部分產品毛利70%
    (2) 長科有最先進的aQFN,並獨家供貨給日月光。
    (3) IC導線架價格低 散熱好,除高階載板外,中低階應用 IC 導線架都是首選。
    (4) S、J兩家公司 功率導線架門檻低,銅價因素佔報價80%以上。

    • 富果行銷_Lin Reply

      嗨 Lester 很感謝您的回饋與補充,富果投資研究部將針對您提到的幾點內容作細部討論,並評估如何對文章做補述
      若您對該公司內部有更深的了解,有機會也歡迎多交流!再次感謝您的回饋,期待與您有更多的討論

      • 您好,富果研究部已經收到您想法,很感謝有這個交流的機會:
        以下針對長科再多做幾點補述,希望可以幫到您

        1.關於原料成本:功率導線架相較於 IC、LED導線架含銅量較高,的確更容易受到銅價影響。本文主要想說明的是在順德、界霖積極開發異型銅的自製技術下,已降低了銅價所造成的毛利波動。而長科的導線架原料仍以銅為主,因此此業務仍會受到銅價影響,不過因其多為蝕刻式製程,附加價值、毛利率較順德、界霖高,公司整體受銅價影響幅度反而較低。本文中的圖片及內文有誤導成分,已作修正,感謝您的提醒。

        2.功率導線架的沖壓製程進入門檻不高,但需要異型銅以克服耐高壓問題以獲車廠認證。檢視市場上具較大威脅性的競爭者為中國大陸、日本的廠商,中國大陸在客製化程度、車用認證的取得皆落後於台廠,而日本廠商因轉往高毛利產品,旗下具有自製銅、沖壓技術之子公司已陸續被台廠併購,在台廠規模持續擴大下將更具成本效益,因此判斷此產業仍具備護城河。

        3.本文之所以無針對長科著重描述原因如下:長科產品部分,在 IC 導線架(尤其 QFN 製程)為市場領先者,文中也有提及蝕刻式製程導線架相對 IC 載板具成本上的優勢。然 IC 導線架主要應用於消費性電子,在預期消費性電子需求疲弱、且短期不會顯著改善下,本文主要著重於分析車用市場以及較能受惠的功率導線架;而其 Mini LED 導線架,雖成本為載板的 1/4,毛利率表現遠高於其他產品線,但目前貢獻度、滲透率仍較低。

  2. Lester Hsieh Reply

    (1) 文中部分文字提到 ” 目前大部分的 IC 導線架已被 IC 載板取代。”
    經向業界求證,卻告知 ” 每100個IC 裡,就會有66個 需用到 IC導線架” 的不同答案。
    請問何者訊息才是正確的呢 ?

    (2) 文中部分文字提到 ” 蝕刻製程成本相對沖壓式製程高” 後便再無進一步說明結語,若讀者無深入研究 三家公司產品 恐會自動帶入蝕刻製程不如沖壓的錯誤觀念!

    依據長科、順德兩家公司2022年財報:
    長科 2022 全年毛利率為30.4%,營益率為21.6%
    順德 2022 全年毛利率為17.7%,營益率為9.97%

    請問貴端應如何補述正確資訊? 還請進一步說明

    • 富果行銷_Lin Reply

      嗨 Lester,首先感謝提供業界資訊,也非常同意您說的以整體 IC 市場來看,導線架的佔比還是很高的觀點。本文中指的是在高階 IC 應用載版已逐漸取代導線架。
      此外,文中僅就兩者製程的成本進行中性描述,並非直接比較兩者技術好壞,再次感謝您的意見

  3. 底層工程師 Reply

    上述網址參考資料https://www.slideshare.net/CollaboratorTaiwan/pdf-257942495
    來自台大產經共學社Collaborator

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