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隨著 5G 時代的來臨,近期各大封測廠都動作頻頻,深怕錯過這個難得一見的大機遇,例如台灣的半導體封測廠日月光投控(3711)京元電(2449)矽格(6257) 都宣布大幅增加其資本支出,以因應客戶大量的訂單需求。今天這篇文章將詳細介紹整個 IC 產業 和封測業,再加碼分析有哪些類股/公司能在 5G 時代實質受惠。

讀完這篇文章,你將知道以下幾件事:

  1. IC 產業鏈的全貌 — 你手中的智慧型手機是怎麼做出來的?
  2. 淺談 IC 封裝,SiP 和 SoC ,哪種技術能在 5G 時代勝出?
  3. 什麼是 IC 測試?台股相關封測概念股誰能受惠?

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IC 製程 — 你手中的智慧型手機是怎麼做出來的?

大家可能常聽到晶圓代工、5 奈米、7 奈米、IC 設計、封測等半導體業的專有名詞,那麼這些到底是什麼意思呢?要回答這個問題就必須由整個半導體產業談起。

其實半導體製程就是由 IC 設計、IC 製造及 IC 測試、封裝等幾個步驟組成。

以智慧型手機的 CPU 為例,假如現在 IC 設計公司高通推出了最新的 SnapDragon 5G 晶片,會經歷這些過程:

  • step 1. 首先必須將晶片的電路結構設計好
  • step 2. 再交給晶圓代工商例如台積電(2330)製作
  • step 3. 這時候台積電會和最上游的矽晶圓供應商,例如環球晶(6488)、Sumco 來購買製作晶片的裸晶或是磊晶
  • step 4. 再將設計圖的電路複製製作到晶圓上
  • step 5. 製作完成的晶圓再交給封測廠封裝及測試晶圓性能是否正常
  • step 6. 而最後的成品再交還給高通
  • step 7. 高通再賣給下游的手機廠商例如 HTC、小米、OPPO
  • step 8. 之後手機商再將晶片、螢幕、鏡頭、麥克風等各種零件交給像是鴻海(2317) 的組裝廠組成完整的手機,再賣給消費者。

整個過程中只要一個細節沒注意到,例如設計不良、代工時偷工減料或是測試時沒把不良品淘汰都會導致智慧型手機在使用中發生問題,因此整個 IC 產業 的製程都是環環相扣缺一不可的,彼此的合作非常緊密。

Source: DIGITIMES , IC Insight, Qualcomm, 自行整理

 

以上的流程,又分為 2 種:IDM 與專業分工

而目前 IC 製造主要分為 IDM(Integrated Design and Manufacture)及專業分工兩種模式。

A)IDM 就是從晶片設計到製作、封測都自己來, 這種方式最大的優點就是能彈性有效掌握自家產品的發展,且技術不會外傳。不過因為半導體的製程越來越複雜,成本及研發費用也越來越高, IDM 公司必須擁有非常雄厚的資本才能應付如此龐大的支出。也因此越來越多的廠商都改採專業分工的模式,目前較有名的 IDM 廠僅剩 Intel、三星及德州儀器等幾個規模較龐大的國際巨頭。不過越來越多 IDM 廠都開始將部分業務委外,例如歐洲的 Infineon 就在近日宣布未來 5 年將擴大委外訂單規模,並不再興建自有測試廠。

B)而專業分工則是每個步驟都由不同的廠商來完成,例如高通、聯發科(2454)、博通只專注於晶圓的設計,而台積電、中芯科技、聯電(2303)只負責晶圓代工,而日月光、力成、Amkor 則負責後段的封測。彼此各司其職並發揮自己的專業,所以不論在成本或效率上都會較 IDM 還要優異,但缺點就是會受制於其他廠商,因為一間代工廠可能同時知道好幾間 IC 設計廠的秘密,不過目前普遍保密措施都做得很好,這個疑慮也逐漸消失了,因此專業分工模式是目前也會是未來的趨勢。

 
Source:日月光年報

 

IC 封測:IC 製程最後的守門員

以上就是整個 IC 製程的概要,今天的文章則主要聚焦在 IC 封測上。首先介紹晶圓封裝的部分:

封裝簡單來說就是把 IC 晶片的電路腳和其他像是電路板或是插槽等外部元件連接 。一般有以下流程:

切割(將晶圓代工公司送來的片狀晶圓切割成一顆顆的 IC)→ 黏貼(將 IC 黏到 PCB 上)→ 銲接及模封(把 IC 的小接腳銲接到 PCB 上並封起來)

而封裝的種類非常多樣,不同產品也會使用不同封裝方式,封裝的技術也一路從一開始的 DIP(Dual In-Line Package)、QFP(Quad Flat Package)演變到以 IC 載板為主的閘球陣列 PGA(Pin Grid Array Package)、BGA(Ball Grid Array Package)再到晶圓尺寸封裝 CSP(Chip Scale Package)及 MCM(multi-Chip Module),另外還有最近較紅的 SoC(System-On-Chip)及 SiP(System-In-Package)等較高階的技術。

Source:自行整理
 
SoC 和 SiP 封裝分別有什麼優勢?誰是未來的主流?

SoC(System-On-Chip,系統單晶片)顧名思義就是把包括處理器、記憶體等不同功能都集結封裝到同一個晶片裡,所以最後的產品就只有一片晶片。

而 SiP(System-In-Package,系統單封裝)則是 SoC 的延伸,不同處在於 SiP 是將各種不同功能的晶片直接整合封裝到一個模組裡,因此最後的產品是一個系統,裡面會有許多不同的晶片。

不過一般來說, SoC 主要只整合了像 AP(Application Processor,應用處理器,會負責大部分應用程式的執行)之類的邏輯系統,而 SiP 則是用疊加的方式集成了AP+mobile Dram(動態隨機存取記憶體,就是大家常聽到的 DDR3、DDR4 等等),甚至是 RF(Radio Frequency,射頻模組,負責接收訊號)、CMOS 影像感測器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,簡稱 CIS,顧名思義就是感測影像並回傳給 CPU,使拍照品質更高 )等。隨著技術越來越好,之後 emmc(內嵌式記憶體)、也有可能集成到 SiP 中。因此某種程度上SiP 其實就等於 SoC 再加上其他例如 Dram 等的元件。以下是兩者的比較:

 
Source:自行整理

 

以目前的趨勢來說,雖然 SoC 的效能比 SiP 更高,但因摩爾定律的限制以及產品的複雜度越來越高, SoC 的設計難度及研發費用也越來越高(且通常 SoC 的研發時間為 SiP 的兩倍左右),因此目前較多是高階、生命週期較長的產品例如 PC、智慧型手機的 CPU、GPU、RF 等才會用 SoC;而其他像是智慧家電、智慧手表、TWS 等 IoT 產品因為效能不需那麼高,在考量成本下通常使用 SiP 。話說 SiP 其實也不是什麼新技術,但因為近幾年 IoT 的高速成長,且確定會是未來幾年的主流趨勢,再加上最近很火紅的 AirPods Pro 及 Apple Watch 也都使用 SiP 封裝,以及 5G 時代的多頻段特性也都讓 SiP 有更大的發展潛力,例如前段 RF SiP,天線整合封裝(Antenna in Package,AiP)等,上述原因都使得 SiP 又成為市場的寵兒,各家廠商也都開始專注發展加強自己的 SiP 封裝業務。

總結來說,SiP 由於研發難度低、成本較低、設計彈性較大等原因,且很多時候 SiP 裡甚至也可以包 SoC,因此在這個萬物都需要聯網的時代, SiP 將會走的比 SoC 更快更普及。

那麼 SiP 既然不是新技術,廠商競爭的關鍵在哪呢?筆者認為在於廠商能否拿到關鍵 IC 的能力,比如說 iPhone 11 的 SiC 裡包括了裝有 CPU 及 GPU 的核心 SoC,以及 Dram、RF 元件等,而封裝廠商最重要的任務就是要能從不同的廠商分別拿到這些關鍵的 IC 才有辦法進行 SiP 的封裝。至於拿不拿得到,除跟本身技術有關外(包含良率高低、設計能力、服務品質等),再來就是跟規模有關,需求量越大,或是越具有品牌規模的公司,往往較能拿到充足且價格較低的晶片進行封裝。

Source:IFIXIT

 

最後一道:IC 測試- 晶圓測試及成品測試

談完了 IC 封裝後,再來就是整個製程的最後一道工藝,IC 測試了。IC 測試主要就是對晶片上的每個晶粒進行針測,在檢測頭裝上探針(Probe)後與晶粒上的接點(Pad)接觸,測試他的電性,不合格的晶粒就會被淘汰。

而 IC 測試又分為晶圓測試(前段測試) 及成品測試(後段測試)。顧名思義晶圓測試就是在晶圓還沒被封裝前先測試電性是否正常,而等到通過測試的晶圓封裝完畢後再進行成品測試,測試包括功能、電性與散熱等,而通過檢測的產品最後才會被送到客戶的手中。

IC 測試廠的護城河在哪?

對 IC 測試廠來說,其產能多寡及測試品質好壞完全依賴於經營層設備採購 (資本支出)的能力還有公司自身使用、整合各類設的能力與技術。另外,廠商的規模大小及知名度也會影響其的客戶結構,因爲 IC 測試是整個製程最後的守門員,不容許出分毫的差錯,因此較大的 IC 設計廠如高通、聯發科等都只願意和具有一定規模且知名的 IC 測試廠合作,且一但合作後就不容易再變換,合作的黏著度很高。

高資本支出的門檻讓近幾年來整個 IC 測試業吹起了一波整併風潮,例如最有名的日月光(全球 IC 封測市佔率第一)和矽品(市佔第三)合併案;中國的江蘇長電(市佔第六) 和新加坡的新科金朋(市佔第四)的併購案,另外還有像是規模較小的矽格併入測試廠誠遠、入股封測廠台星科(3265) 等案例。

Source:拓墣產業研究院、自行整理

 

哪幾檔台灣封測概念股將會受惠?

台灣的半導體產業其實是非常強的,除了巨頭台積電在全球晶圓代工市場獨霸超過 50% 的市佔率外,另外從上圖可知,台灣的 IC 封測廠在全球市場也享有超過 50% 的市佔率。以下就將介紹幾檔筆者認為能在 5G 趨勢下受惠較大的封測概念股。

全球 IC 封測的龍頭-日月光投控(3711)

首先當然是全球 IC 封測的龍頭日月光投控(3711) 了,他在前幾年併入矽品後整體的市佔率達到了快 40%,說他幾乎獨霸整個封測市場也不為過。日月光投控 2019 全年營收雖受到貿易戰影響略微衰退,但也達 4,131.8 億元新台幣,其中營運佔比以封裝業務約 40% 最高,再來是測試佔 17%, 及電子代工服務(EMS)35%。而集團除了擁有多種封測專利且手握包含 Apple、高通、海思、聯發科等重要客戶外,其 SoC、 SiP 的技術已發展成熟,而針對 5G 時代非常重要的毫米波(mmWave)應用的天線封裝(AiP) 也預計於 2020 年開始量產,並預計可成為 Apple 今明兩年毫米波版本的 5G iPhone、iPad 重要晶片封測商。

至於 EMS 業務則是較傳統的電子產品模組組裝,簡單來說 EMS 就是在一大塊電路板進行作業,而 SiP 則是只要在一個晶片上封裝。 日月光 EMS 是主要由旗下子公司環旭電子(601231.SH)負責,但因 EMS 主要都是產業發展較為成熟的電子產品例如無線 WiFi 模組、PC 等等,所以毛利率相對較低。而環旭在 2019 年底宣布斥資 4.5 億美元 (約 136.4 億新台幣)收購歐洲第二大 EMS 公司 Asteelflash,可以預期 EMS 的營運佔比短期會提高。

但長期來看,以目前電子產品要求輕薄化的趨勢,傳統的 EMS 的市場將會漸漸被 SiP 蠶食,且目前越來越多晶圓代工廠如台積電也都開始做傳統 EMS 封裝業務,因此可預期 EMS 佔日月光集團的比例將會越來越低,而以 SiP、SoC 為主的封測業務佔比將越來越高。

前面有提到 IC 封測廠要保持競爭力的關鍵就是持續擴張自身的規模,因此日月光投控一直以來整併的消息也不斷,除了上述的環旭併購 Asteelflash 外,最近日月光集團回購原先出售紫光在中國子公司 30% 股份,還收購玉晶光在中國部分廠房設備。筆者推估集團在中國市場雖然面對著有政府撐腰的長電集團的競爭,但應仍有一定的營運成效才會有如此行動,而日月光集團目前有 60% 以上的營收都來自美洲,亞洲市場僅有 15%,因此集團如果能在中國市場站穩腳跟對未來的營運肯定會有非常大的助益。

最後,先前日月光和矽品的合併案因中國商務部的規定,兩家公司在 2020年前須維持獨立營運。因此如果沒有意外今年兩間的合併效益就會實際的顯示在財報上了。

Source: 日月光年報

 

綜合上所述,隨著半導體製程越來越複雜,對於封測業來說,不論是需求或是技術難度都只會越來越高,而身為龍頭的日月光投控將會是最大的實質受益者。且根據過往的經驗來看,日月光集團經營層的併購能力及眼光都很出眾,因此在未來幾年繼續稱霸封測市場應該是沒問題的。

若以 2020 年的獲利來看日月光本益比大約 14 倍左右,以一個產業龍頭來說評價並不算太高,但因爲其旗下關連企業眾多,組成複雜,因多角化經營所產生的不確定性風險也是導致它 P/E 較低的原因。不過要注意的是日月光集團的現金股利發放率(2018 年約 40% 發放率)並不算高,另外由下圖可知,日月光集團的速動比率較同業比起來算非常低,這對一個需要大量現金流(因為需要不斷併購擴大自身規模,而併購就需要大量現金或舉債增資)的產業來說,並不是一個太好的現象。因此即使對日月光集團的長線表現仍然看好,但仍需時時關注集團的財務決策,才能將投資風險降到最低。

Source: Fugle富果 進階功能:短長期應收年增率

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智慧型手機多鏡頭趨勢下的受惠者-京元電(2449)

京元電(2449) 在 2019 年營收為 255.4 億新台幣,YoY+22.7%,營運占比為測試 69.2%,封裝 21.2%,預燒 5.2%。公司為全球最大 CMOS 影像感測器 (簡稱 CIS)測試廠,受惠智慧型手機不只鏡頭越來越多,畫素要求也要更高的趨勢下,導致 CIS 測試需求大增,而京元電目前已是華為、OPPO、vivo 等陸系大廠的測試商,考量到目前以陸系智慧型手機的成長最快速,預計京元電將會是實際受惠者。而較特別的是京元電和其他同業不同,公司長期致力研發自有測試機台,目前約有 20% 營收來自自有機台,因此在折舊、管理下都會較有彈性。

另外京元電還擁有較成熟的預燒(Burn-in)技術,所謂 Burn in 也被稱為老化測試,目的是把壽命較短的晶圓挑出來淘汰。過往都只用在記憶體或是車用、工業等較高階的邏輯 IC,但隨著 5G 時代的來臨,不管測試難度或時間都較長,因此須先經 Burn-in 測試來增加測試的精確度及效率,故目前已擁有約 500 台 Burn in 機台的京元電也將會是這波趨勢的受惠者,目前公司也已拿到華為 5G 基地台的訂單,考量到中國 5G 基地台滲透率還不高的情況下,此業務今年的營運將十分可期。

而京元電 2020 年本益比大約 12 倍左右,且公司近兩年的股利配發率都高達 90%,預估今年約可發出 2 元現金股利,殖利率也有 5% 的水準。考慮到公司未來幾年前景正向,目前的評價也不算太高。

Source:京元電法說會

 

除了以上公司外,還有專注 OLED 驅動 IC 測試的頎邦(6147)、鴻海集團旗下專攻 SiP 的訊芯-KY(6451)、專攻記憶體封測,同時也是全球第 5 大的力成(6239) 等等,也都是這波封測浪潮下的受惠者,但礙於篇幅限制這邊就不詳加介紹,歡迎興趣的讀者隨時與我討論。

而下一篇文章筆者將會詳細介紹台灣最大的射頻(RF)測試廠矽格(6257),用產業及財報分析的方式深入解析其是否能在 5G 時代大展身手,以及現在的股價是否具有投資價值。


自我揭露與聲明:

本人/本撰寫相關團體(以下簡稱我)目前有持有本文提到之股票的多方部位,但預計不會在未來 72 小時內建倉。我與本文所提到的公司沒有商業關係,撰寫本文僅為分享,並無收取任何報酬。本文之資訊僅供分析參考,不保證內容之完整性與正確性,也不構成任何買賣有價證券之要約或宣傳。

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Author

Fugle 富果投資研究員 / 台大財金系畢業 / Min 的投資說書小棧版主
台、政、清、交、成大等各校課程講師
私募基金、商業銀行工作經驗
持有高級證券商業務員、投信投顧業務員證照、 通過 CFA Level 1
堅信價值投資,並從產業及財報分析出投資機會
一個愛投資同時熱愛歷史的自我實現者