作者：主編的產業研究室 2019-03-12 00:00:00

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前言

世界行動通訊大會( Mobile World Congress, MWC )，上周在西班牙巴塞隆納如火如荼地進行了四天的展期，MWC 是在通訊領域最具指標性的展覽會，在展覽中常可以一覽通訊產業的最新趨勢。

今年一共有來自世界各地的 2,400 多家公司參展，除了令人驚豔的柔性屏幕、折疊式手機外，不少手機廠也在今年正式展出 5G 手機，包括小米、三星、 LG 、華為，預計最快今年中便會正式開賣，也讓令人期待多年的 5G 技術慢慢成為現實。

而在這些光鮮亮麗的手機廠商、5G 應用背後，有一個產業扮演著不可或缺的角色，甚至對其產品的需求，在通訊速度越來越快、連接裝置越來越多的趨勢中，變得日益擴大，這就是我們今天想介紹的砷化鎵( GaAs )產業。

以下本文將分成五大部分：
【作為半導體材料，砷化鎵適合用在光電、通訊領域】
【砷化鎵的簡易製程介紹】
【砷化鎵產業鏈：台灣廠商分工明確，佔有中上游到下游】
【台灣磊晶片廠商獲利能力比較：IET-KY、聯亞、全新】
【讓你帶走的結論】

 

作為半導體材料，砷化鎵適合用在光電、通訊領域

砷化鎵是三五族半導體的一種

那到底什麼是三五族半導體呢？三族、五族指的其實是元素週期表上的 3A 族、 5A 族，因此包含著以下這些元素：
3A 族：硼( B )、鋁( Al )、鎵( Ga )、銦( In )、鉈( Tl )
5A 族：氮( N )、磷( P )、砷( As )、銻( Sb )、鉍( Bi )

此外從表中我們也可以看到，耳熟能詳的矽( Si )、鍺( Ge )是位在 4A 族，由矽這一種單一元素晶圓材料構成的半導體，我們稱之為元素半導體。矽作為最具影響力的半導體材料，至今已廣受電子業界利用。

然而其即便用途廣，但對有些需求火燙的應用來說，以矽作為材料卻不見得有最佳的效果，像是在以矽製成的高頻晶片中，容易有較高的雜訊干擾，而在通訊中，顯然人們希望的是較少的雜訊，所以便會尋找可以避免矽的這些缺點的材料。正因如此，本文提到的砷化鎵產業才躍上檯面。

砷化鎵的部分物理特性優於矽

當我們把 3A 族、5A 族元素混合在一起，成為化合物後，即像矽一樣成為一種半導體材料，我們稱之為化合物半導體。

而以砷化鎵這種化合物半導體來說，相較矽而言，具有像是電子遷移率快、使用頻率範圍大，以及耐高溫、直接能隙、抗輻射等特性，而某些領域就十分青睞這些特性，例如通訊產業( 手機射頻、WLAN )。

 

砷化鎵的簡易製程介紹

在我們開始介紹台灣的相關公司前，需要先讓大家快速地認識一下砷化鎵的製程，雖然其並不是單純使用矽這種元素半導體，但實際上產業結構與矽晶圓產業相似。

砷化鎵的簡略製作流程與矽類似
關鍵差在基板材料及希望生成何種磊晶

大致上，砷化鎵產品的製作，是由一片單晶基板開始( 不同於非晶或多晶，單晶是指構成基板的原子以一種重複模式排列成形 )，接著藉由不同的方式來讓基板上「生長」出另一層單晶薄膜，這樣的技術我們稱之為磊晶( Epitaxy )。
Epi- 這個字首是指「在某物之上」
-taxy 這個字尾是指「有秩序的」

因此就是意指在基板上形成的單晶結構

由於磊晶技術的實施，或者說上面那一層單晶薄膜的生長條件，其實是相當嚴格的，像是基板必須為單晶晶圓，基板的原子大小必須與在其上生長的單晶相似，因此若以矽晶圓當作基板的話，在其上只能生長與矽元素尺寸相似的其他 4A 族元素，例如矽鍺晶圓( SiGe )。

而以砷化鎵來說，若希望長出的單晶薄膜是砷化鎵的話，顯然地，基板的材料也只能是，與其元素大小相似的3A 族與 5A 族元素，例如磷化銦( InP )或者直接利用砷化鎵作為基板。也因此，與矽晶圓產業常見的 12 吋晶圓直徑不同，砷化鎵晶圓的物理特性使該產業常見的直徑為 4-6 吋。

目前主流的磊晶「生長」方式有四種

分別是－

液相磊晶( Liquid Phase Epitaxy, LPE )
氣相磊晶( Vapor-Phase Epitaxy, VPE )
有機金屬化學氣相磊晶( Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD )
分子束磊晶( Molecular Beam Epitaxy, MBE )

而三五族半導體磊晶的生長，則大多是利用，有機金屬化學氣相磊晶( MOCVD )，及分子束磊晶( MBE )這兩種方式。

有機金屬化學氣相磊晶，是依靠特定氣體通過金屬反應源起化學作用後，再讓該氣體促使基板上生長出薄膜，而分子束磊晶
，則是採用真空蒸餾方式來生成薄膜。

不論是採取哪種方式，乃著眼於產業上的要求，例如成本考量，同時也牽涉到砷化鎵構成的元件種類。

目前的砷化鎵元件主要有三種型式

應變式高電子遷移率電晶體( pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT )
異質介面雙極性電晶體( Heterojunction Bipolar Transistor, HBT )
金屬半導體場效電晶體 ( Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor, MESFET )

以有機金屬化學氣相磊晶技術( MOCVD )來說，其適合 HBT 及低階 pHEMT，而分子束磊晶技術( MBE )，則用在製造 MESFET 及高階 pHEMT。

回到製程上，在基板上生長完單晶層薄膜後，便可以得到磊晶片，之後便可以開始根據 IC 設計圖來製造砷化鎵晶圓，最後則是交由封裝及測試廠做收尾。

 

砷化鎵產業鏈：台灣廠商分工明確，佔有中上游到下游

隨著通訊產業在過去幾年的大紅大紫，作為手機通訊晶片中射頻模組( 如功率放大器、射頻開關 )的關鍵原料，砷化鎵上、中游的諸多廠商紛紛受惠。

放眼未來

除了 5G 催生出更多的射頻模組需求外
諸如光電領域的3D感測技術、無人車中的光達系統、發光二極體等
皆需依賴砷化鎵晶圓

也因此，根據法國市場研究公司 Yole Development 的資料，整個砷化鎵產業 2017-2023 預計將有著 15% 的年複合成長率，其前景值得我們期待。

縱觀整個砷化鎵產業，其中亦不乏一些台灣公司，所以在上表中我們以在台灣上市櫃的公司為主，像是在上游從事底層基板、磊晶片生產的 IET-KY( 4971 )以及只從事磊晶片製造的聯亞( 3081 )、全新( 2455 )。

不過這並不意味著這個領域全球就只有這幾家公司，例如以基板來說，AXT、住友電氣( Sumitomo Electric )、FCM 這三家公司，就佔有全球 95% 以上的份額。

同時也正如前面提到的，砷化鎵產業大多不屬於矽晶圓的範疇，因此在中游裡，其實看不到台積電( 2330 )、聯電( 2303 )這兩大廠，而是由穩懋( 3105 )、宏捷科( 8086 )、環宇-KY( 4991 ) 這三家公司構成，其中光穩懋一家就掌握 7 成左右的全球砷化鎵晶圓代工市場，三者則共同佔據了將近 9 成的份額。

 

了解完砷化鎵產業從上游到下游的概況後，接著我們來看一下這領域有那些表現亮眼的股票吧！

 

台灣磊晶片廠商獲利能力比較：IET-KY、聯亞、全新

本文先讓我們著眼於上游，磊晶片領域有三家台灣上市櫃公司 IET-KY、聯亞、全新，從技術上來看，IET-KY 投入在分子束磊晶( MBE )，與英國上市公司 IQE 為全球惟二投入此技術的廠商，而聯亞、全新則是投入在有機金屬化學氣相磊晶( MOCVD )，這兩種技術各有自己的利基。

此外還有另外一家廠商 SCIOCS，為隸屬於住友化學( Sumitomo Chemical )旗下的公司，和前面幾家業者不一樣，其採取的生長技術是有機金屬氣相磊晶( MOVPE )，由於 SCIOCS 並沒有單獨上市，因此本文就先不去考量該公司。

整體來說這個產業的股票價格波動比大盤大，例如IET-KY、聯亞，各自的股價在年後皆曾有 10% 以上的漲幅，尤其 IET-KY 股價一度暴漲將近 25%，主要因素和本益比評價過低、元月營收年增率暴衝，還有分子束磊晶技術在未來更被看好有關。

類似地，儘管是在倫敦證交所被交易，IQE 的股價亦在年後上漲了將近 50%。

 

營收比較：近年聯亞超過全新成為台灣最大廠商

全新以及聯亞皆為營收突破 20 億元的公司，其中以聯亞成長的幅度最大，2013 年時聯亞營收大約只有 7.5 億，今年卻可能突破 23 億元，6 年成長了超過 200%。

而全新規模雖大，不過營收上最近幾年漸漸被聯亞追過
 

IET-KY的營收為三者中最少，2018 年營收很可能會衰退或持平。

毛利率、基本每股盈餘比較：
 

而以毛利率來看，一樣是聯亞的 54.1% 為三者最高，這也反映在基本每股盈餘( Basic EPS )上，在營收規模差異不大的情況下，聯亞的基本每股盈餘卻是全新的3倍多。

同時我們也可以看出來，對磊晶片產業來說，2014-2016 這段時間受惠於手機產業，而迎來了業績的一個高峰，不論是營收、基本每股盈餘，大多處在相對的高檔，但在智慧型手機慢慢飽和後，業績也紛紛受影響，開始成長趨緩，甚至是減少。

營利率比較：台灣廠商競爭力強於外國同業
 

 

營利率上也可以發現我們前面提到的業績減少現象，IET-KY、聯亞、全新、IQE，這四家磊晶片廠商的營利率皆是在2015年觸頂，此後幾年皆往下滑。

從營利率的線圖中，我們也可以發現在磊晶片產業，台灣廠商的獲利能力算是相當優異，以 IET-KY 來說，儘管和 IQE 一樣都投入分子束磊晶技術，但營利率長期來都高於 IQE。

而投入有機金屬化學氣相磊晶( MOCVD ) 的聯亞、全新，則是在現階段享有最優的營利率，不過其中我們需要留意，聯亞近期營利率大幅衰退的現象。
 

雖然這部分與逐年提高的研發費用佔比有關，但衰退的毛利率也告訴我們生產成本亦在上升的事實。在下一篇文章中我們將繼續關注砷化鎵產業，並比較台灣的這些砷化鎵晶圓代工廠上！

 

讓你帶走的結論

1. 砷化鎵比矽更適合用在光電、通訊領域的一些應用上
2. 砷化鎵產業前景看好，2017-2023 年複合成長率達 15%
3. 台灣上市櫃公司佔有砷化鎵產業中上游到下游的位置
4. 聯亞營收最高、IET-KY 的磊晶技術備受期待

 

免責聲明：

此為產業分析文，並非投資進出建議！

本文由主編的產業研究室授權轉載，原文在此