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挾眾多優勢攻入 5G/電動車,第三代半導體即將改變你的生活,搶先布局 GaN / SiC 概念股

8月 2020年5
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圖片來源:Shutter Stock

 

什麼是第三代半導體?

半導體材料歷經 3 個發展階段:

第一代半導體材料以矽 (Si) 為主,是目前最大宗的半導體材料,

成本相對便宜,製程技術發展最成熟,

應用領域也最廣泛,目前熟知的 CPU、GPU、記憶體都是矽晶圓產品。

 

第二代半導體材料以砷化鎵 (GaAs) 以及磷化銦 (InP) 為主,

具高頻率、低雜訊、高效率及低耗電等特性,多用於光電和通訊元件,

以智慧型手機搭載的 3D 感測器 (VCSEL) 與功率放大器 (PA) 為代表性產品;

 

第三代半導體以碳化矽 (SiC) 及氮化鎵 (GaN) 為代表,

特性為導通電阻小、切換頻率高,適合用於高頻率、高電壓且耐高溫的應用場域,

因而成為發展5G、超高壓產品如電動車以及功率半導體的新選項。

 

雖然第一代的矽材料原料上取得方便,製程技術又相對成熟,

但在高頻高壓的應用領域上,矽材料特性已達物理極限,

無法再提升產品效能,

隨著 5G、電動車等高頻高壓應用領域擴大,

越來越多公司朝下世代寬能隙半導體元件尋求突破。

 

 

需求引爆點:5G 以及電動車時代

快速充電

隨著智慧型手機的性能持續升級,所需的功耗相應增加,

以致於電池容量越來越大,然而另一方面為了兼顧輕薄短小,

電池容量能增加空間有限,因此藉由提高充電速度、節省充電所需時間,

快充技術近年來已蔚為趨勢,

相比傳統矽電晶體,氮化鎵可以使電源效率更高、溫度更低、尺寸更小,

實現大功率電源無散熱片設計,因而成為氮化鎵在消費產品的突破口。

手機大廠 Oppo  2019 年在 Reno Ace 旗艦手機所配的 65W 原裝快充導入氮化鎵技術,

是氮化鎵首次進入大規模的智慧型手機市場,

2020年小米推出更輕巧便宜的氮化鎵快充,可望帶動氮化鎵在消費性產品的普及率。

 

5G 通訊元件

5G 所使用的毫米波具備高頻短波長的物理特性,

因此訊號傳遞所面臨的路徑損耗 (Path Loss) 劇增,

是發展 5G 通訊毫米波 (mmWave) 頻段所需面對的一個關鍵挑戰,

為了克服這項問題,建置 5G 的基礎設施必須使用大型的天線陣列,

然而大型的天線陣列不可避免地將大幅提升基地台的功耗和散熱,

此時借助氮化鎵具有更高的功率密度的特性,

可以實現小尺寸、高效率、高功率密度的功率放大器 (PA) 。

 

電動車

碳化矽及氮化鎵的耐高電壓、散熱性佳與適合高頻運作的優勢,

可以讓車載元件相較於傳統元件輕量化,

其低導通電阻及低切換損失的特性,

還能提升車輛的節能效益,有效提升電動車的續航力。

 

發展瓶頸

目前碳化矽及氮化鎵半導體元件尚未普及的原因在於,

這兩種半導體元件的價格較矽基半導體元件價格的高出數倍,

主要原因在於產品良率不高,無法放量生產以壓低成本。

但隨著 5G、電動車的需求持續驅動,越來越多廠商投入發展,

可望在需求驅動下快速帶動產業的發展。

 

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以下正文繼續…

 

台股相關概念股

 

整體來看,目前台灣業者布局第三代半導體,

仍延續第一代半導體,主要以晶圓代工的商業模式切入,

少部分的業者除了晶圓代工外,也往上游發展磊晶的研發製造能力。

由於第三代半導體目前位於發展初期,

市調機構 Yole Development 預估 2020 年整體市場規模約在 5-6 億美元之譜,

2021 年達 10 億美元。

因此對於大型晶圓代工廠,如:台積電聯電等晶圓雙雄來說,

對其營運成長幅度助益相對較小

但對於專攻化合物半導體的小型晶圓代工業者或是磊晶業者來說,

十億美元的市場規模已能提供相當幅度的成長,

因此針對第三代半導體的概念股,

本文從成長空間相對較大的小型的晶圓代工業者漢磊 (3707) 以及環宇-KY (4991) 切入分析評價。

 

漢磊 (3707):

旗下嘉晶 (3016) 與漢磊科已建置碳化矽、氮化鎵的磊晶及晶圓代工產能,

其中嘉晶 6 吋矽晶氮化鎵磊晶矽晶圓,已進入國際 IDM 廠認證階段,

漢磊科已能提供 6 吋矽晶氮化鎵晶圓代工服務。

碳化矽涵蓋 4 吋與 6 吋,已少量量產,

應用在車用、伺服器電源系統,明年將能明顯挹注營運。

投資評價:

目前已經量產氮化鎵以及碳化矽產品,

隨著終端產品,如:快充在今年打入消費市場,

預計接下來會有更多手機品牌採用氮化鎵快充,

可望為 2021 年營運帶來轉機。

投信自七月中以來兩周內買入 6,100 張,

是 2018 前一波高點以來投信首度建倉,

惟目前本淨比 (PBR) 3.09X 已超過 3X 區間,

股價相對偏高,建議可待拉回再逢低布局。

 

環宇-KY (4991):

2019 年底宣布參與晶電 (2448) 旗下晶成半導體

( 2018 年由晶電的代工事業處分割獨立,

提供 4 吋和 6 吋的磊晶與晶片先進製程代工服務)現金增資,

投入6吋晶圓代工服務。

根據環宇規劃,晶成 6 吋晶圓廠預計 2021 首季量產出貨,

氮化鎵 RF 射頻晶圓月產能可達 2000 片,將開始貢獻營收。

投資評價:

環宇的氮化鎵終端產品主要為射頻元件,

今年底至明年上半年,

轉投資晶成以及常州新晶宇光電 6 吋廠的新產能將陸續投產,

可望趕上這波 5G 需求。

因疫情影響加上認列轉投資虧損,

2020 年會是營收及 EPS 低谷,

以目前股價本益比 18.6X (歷史區間 9.65X-26.84X ),

居於歷史區間中間值,下半年可以伺機佈局明年營運迎轉機,

 

未來前景看好,及早布局搶占先機

第三代半導體具備耐高電壓、低阻抗與切換速度快等特性,

適合應用在功率半導體、射頻開關元件等領域,

快充成為進入消費市場的突破口,未來兩三年將步入快速成長階段,

對於中小型晶圓代工業者來說,將是下一波成長動能,

題材發酵前,可伺機提早佈局相關概念股。

 

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