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2025年2月10日

功率半導體元件公司,台半(5425 .TW)

台半,近幾年積極發展車用MOSFET,其中,應用在車用中壓MOSFET已經陸續出貨。這邊就來簡單理解一下功率半導體元件公司,台半。


台半,為一家功率半導體元件廠商,擁有超過 40 年之製造經驗,產品系列包括分離元件、電源管理、感測器、寬能隙等主要應用於三大領域,分別為車用電子、工業市場(充電樁、電動工具、氣動裝置設備)、消費性電子產品等。


台半主要核心競爭力來自於功率半導體的研發與製造,從產品設計、技術研發、晶圓製造、封裝測試,到自有品牌行銷全球,提供客戶全方位式的功率半導體完整解決方案。


另一方面,子公司鼎翰科技,深耕條碼印表機之製造與銷售,為創新熱轉與熱感式標籤列 印解決方案之領導廠商。


台半過去這十年有重大的轉型,以前大部分的營業額組成比較多在消費者產品,後續台半轉型到車用以及工業市場,過去 5-6 年間也成功打進國際汽車品牌市場。


在 2022 年,台半推出了首款車規 40V MOSFET 產品,台半從汽車客戶那裡收到了非常積極正向的反饋2024年,台半持續推出車規80V MOSFET車規100V MOSFET。


另外,ESD保護元件的開發,台半持續專注於符合各式車內通訊標準與乙太網路需要的靜電保護產品。


除此,各類低功耗高輸出電流的車用低壓差/低耗電穩壓器IC也陸續開發中,可涵蓋於供應給車用MCU 3.3V及5V的穩壓源,目前已有部分自主研發完成,且已投入更多人力及設備成本在車用法規的驗證,目前正陸續通過 AEC-Q100車用法規的驗證。


以下為台半的產品:

(1)分離半導體元件

(a)整流器

整流二極體主要用途為整流與抑制異常訊號。整流亦即將交流電轉換成為直流電。抑制異常訊號可將輸入訊號超出限定範圍部份去除,維持輸入訊號之穩定,可以用來保護電路。其使用範圍遍及半導體、通訊以及消費性電子等領域。


二極體在半導體產業中通常被歸屬於分離式元件,而分離式元件又可分為二極體、電晶體及閘流器三大類。其中二極體在電子電路中具有整流、交換、 檢波、混頻、定電壓等功能,其特性類似一般的開關,現階段使用範圍遍及 PC、 通訊、消費性電子、汽車市場等。


台半的整流器產品有,蕭特基整流器,橋式整流器,標準整流器,快恢復整流器 (trr 100-500ns),高效率整流器 (trr 50-99ns) ,超快恢復整流器 (trr 30-49ns),超高速恢復整流器 (trr 15-29ns).......。


由於二極體產業生產技術成熟,相較於技術繁複之IC產業,二極體廠商營運型態並未高度分化成供應鏈各段之專業分工角色,惟係考量自身商業優勢與可用資源,抉擇不同重點發展領域及營運範疇。遂進一步以二極體產業廠商營運模式區分,則可分為分離式元件IDM廠、二極體專業製造商以及二極體垂直整合製造商三種類型。


二極體之同業競爭非常激烈,容易產生價格之降價競賽,使得利潤下降。


(b)功率電晶體

電晶體具有三個端子,具有電流放大與關閉之用途。電晶體又可分為功率電晶體與小訊號電晶體,以耗損功率1瓦作為區分,耗損功率1瓦以下為小訊號電晶體,1瓦以上為功率電晶體。低功率的電晶體可使聲頻波放大,如收音機,高功率電晶體主要使用於無線電通訊的發射電路;低訊號的小訊號電晶體使用於音響機器之基頻放大,高頻小訊號電晶體通常適用於使用頻率在100KHZ以上之放大及震盪等用途。


台半的功率電晶體產品有,MOSFETs(車用 MOSFETs,N通道 MOSFETs,P通道 MOSFETs,雙通道 MOSFETs,小訊號 MOSFETs)、BJT雙極性電晶體(NPN 電晶體,PNP 電晶體)。


(c)小訊號二極體:

包含齊納二極管,開關二極管,蕭特基二極管


(d)保護用二極體

包含ESD靜電保護元件、瞬態電壓抑制器transient voltage suppressor(TVS)。


(2)電源管理 IC

包含穩壓器(低壓差穩壓器、超低壓差穩壓器,車用穩壓器)、訊號放大器 & 比較器、LED 驅動 IC(包含車用LED驅動IC)、直流對直流轉換器、參考電壓Voltage Regulator。


(3)磁性感測器:

包含霍爾感應 IC、AMR sensor。


(4)第三類半導體

包含碳化矽二極體,氮化鎵電晶體GaN Transistor。


(5)條碼印表機(鼎翰科技(台半子公司))

條碼的掃描過程,主要包括條碼標籤的列印以及條碼的掃描與解碼,條碼標籤印表機的主要用途便是印製可供掃描器掃描的條碼標籤。條碼標籤的應用範圍極為廣泛,主要可分為製造業、商品零售、物流、健康照護及政府機構等領域。


在製造業,條碼標籤用來印製存貨標籤,以利廠商追蹤在製品並控管存貨。條碼標籤在商品零售上的應用更為廣泛,如商品條碼、價格標示條碼、銷售時點情報系統及貨架條碼標示等等。在物流過程中,產品則需要透過條碼標示產品數量、料號、單價等相關資訊。在健康照護上,條碼標籤用於辨識病人用的病人手帶、藥品樣本、各項手術程序及藥品管理等等。政府機構則使用條碼標籤來標示證物及身分證、管理公文系統和郵務系統等領域。


若依功能性區分,條碼標籤印表機主要可以分為桌上型、工業型及攜帶型三種。桌上型條碼標籤印表機屬於入門等級的初階產品,常供應印量不高的企業或商家使用,如零售商品標籤、票券收據、物流系統標籤、郵件包裹運送標籤等標籤條碼的印製。工業型產品效能較高,有更多列印參數可調整且印製速度更快,可應付毫不間斷的長時間列印並適應各種不同環境,主要使用範圍為物流倉儲標籤、庫存控管標籤、環境警告標語等工業用途。攜帶型印表機的設計理念則是讓使用者可於行動中持續列印,通常體積輕巧且攜帶方便,應用範圍和桌上型相似,如列印零售商品標籤、物流倉儲標籤、庫存管理標籤等等。


若以技術來區分,條碼標籤印表機可分為熱感式列印及熱轉式列印兩種。熱感式印表機直接透過印表頭以熱能將條碼列印在紙上;而熱轉式印表機則透過加熱電阻使色帶擴散到接收紙張上。熱感式印表機的技術較簡單且製造成本較低,而熱轉式印表機能在惡劣的環境下運作,且印製出來的圖像較為清晰可辨,因此被視為未來條碼標籤印表機的主流型式。


鼎翰,目前為全球前4大條碼印表機製造商,亦為台灣第一大條碼標籤印表機製造商,為台灣該領域之龍頭,


SiC

針對新興第三類半導體的技術,台半亦積極投入資源進行相關技術與產品的研發,碳化矽蕭特基整流器(SiC Schottky Diode) 已陸續上市新產品,碳化矽金氧半場效電晶體(SiC MOSFET) 的研發也在進行中。


台半於 2023 年底完成產品 SiC 650V Schottky Diode(MPS)研發,目前已通過各式驗證,2024 年第一季進入量產。


隨著功率電子產品應用進一步發展,應用在不斷電系統(UPS)、資料中心(Data Center)、甚至於車載充電器(OBC)、充電樁電路上的元件需求逐年增加,在高電壓及功率下的高效能功率電子產品開始受到重視。


與傳統的矽(Si)材料相比,新型的碳化矽(SiC)半導體材料在材料導熱性、元件開關速度、元件尺寸、電阻值上均佔有相當優勢。由於材料特性緣故,SiC 蕭特基產品相較於傳統 Si FRED 具有更低的導通與開關耗損,同時散熱能力也較佳,間接也可達到縮小產品體積及節能減碳的效果。


有別於傳統蕭特基二極體(Schottky diode)SBD,台半之研發為接面位障蕭基二極體元件(Merged PiN and Schottky diode, MPS), 具以得到較佳的元件特性( 電壓 VR、電流 IR),並且搭配使用接面邊界延伸(Junction Termination Extension)的終端區設計,可提高元件效率並使產品導通電阻(Ron)電性特性進一步改善,最終大幅增加元件效能且具有更高的產品競爭力。


因更高電壓產品的需求逐漸提升,SiC 1200V Schottky Diode 也已在開發進行中。


台半產品應用描敘

台半的功率半導體元件應用在汽車(先進駕駛輔助系統,動力系統,車用資訊娛樂系統,車身控制器,汽車照明,底盤,燃油引擎系統),工業,電源供應,計算機,消費電子,照明,通信


(1)汽車電子

因油電混合與純電動車日益普遍,對於功率元件市場需求激增。高功率AC-DC轉換器、低耗損MOS(場效電晶體)、低耗損穩壓器、突波吸收器(TVS)、靜電保護、快速恢復二極體、電晶體持續出貨歐美日廠商,另也積極開發高速成長的中國及印度車電系統廠。


汽機車充電系統除既有產品高功率橋式與高功率整流器,新產品高功率MOS以汽車電子認證廠家身分切入,大幅縮短認證時間。


(2)照明產業

照明產業LED,新產品LED module、LED driver,包含定電流整流功能簡化設計,以全方位解決方案包含貼片式橋式、蕭特基、MOSFET、小訊號產品推廣需求量大的球泡燈與燈條,導入美系歐系照明領導品牌。除小型照明,新產品也開發AC-DC LED應用導入美、日系廠商。


(3)再生性能源產業(太陽能系統與電源轉換器)

由外商寡佔的工業應用市場特別是再生性能源產業(太陽能系統與電源轉換器),具有低取代性與高毛利的市場區隔特性,台灣廠商難以導入。台半累積汽車電子產業經營多年的高品質管控與實績與全球化的當地設計服務導入速度較快。除既有產品外,新產品高功率快速恢復整流器、低耗損高結溫Trench蕭特基、低功耗高壓MOSFET全包式推廣中。


(4)霍爾感應IC以及磁性感測器

近年來,中國大陸汽車電子、檢測儀器儀表、工業控制和家用電器市場蘊含的相當大商機吸引越來越多的國外廠商進入。


台半將開發不同規格的霍爾感應IC以及磁性感測器,主要泛用於汽車、工業、家用電器和消費市場。


在這些市場中,這些 IC 用於各種位置和角度測量應用。以汽車電子動力轉向系統為例,線性和角度位置霍爾效應感測器 IC 可測量轉向盤的角度、轉矩和轉速。在工業工廠自動化市場中,這些 IC 用於檢測液壓控制閥和操縱杆的接近和角度,在家用電器和消費市場中,則用於控制和打開/關閉檢測系統。


(5)消費性電子產業

鞏固既有產品線推廣消費性電子產業,如TV、PC/Tablet、STB、 Home appliance、Gaming、GPS,持續放大出貨量,如橋式整流器、 MOS、蕭特基、基納二極體、開關二極體、各式穩壓器、快速恢復整流器等。


(6)電視

電視結合網路功能,影音功能,高頻率與多連接埠的裝置。為保護 IC更需要靜電保護元件及濾波元件;新產品靜電保護全系列開發包含多組輸出Array,另也開發結合EMI Filter。在ECO-Frandly的需求下,終端產品皆追求高效率化低耗損,新產品開發低阻抗MOS、低耗損穩壓器、 低耗損橋式、超低電容靜電保護元件等。


(7)物聯網

Machine to Machine, IoT的物聯網興起以及5G通訊智慧城市的革命性應用的需求,超低耗損低壓金氧半場效電晶體與低壓溝槽式蕭特基,高功率低壓小貼片TVS等陸續推廣中。


產業概況

半導體元件可分為主動式及被動式兩種類型,而主動元件主要包括積體電路(IC)、 光電元件(Optoelectronic)以及分離式元件(Discrete)三大類,其中分離式元件可再細分為二極體、電晶體以及閘流體等元件,因分離式元件不需與一般其他應用 IC 整合,且必須獨立處理如電源管理任務等,因此獨立成為分離式元件,廣泛應用於各項電子產品電路中,終端應用領域主要為資訊、通訊、消費性電子、汽車、航太及醫療產業等。


區域產業發展有助平衡產品結構與體質強化。北美洲市場著重汽車 、工業、電信、照明。日本市場產業著重汽車、工業。歐洲市場著重汽車電子、工業、再生性能源與照明。中國市場著重消費性電子、汽車、工業以及新興市場如印度、南亞、俄羅斯、南美洲,由於中產階級急增 ,內需市場擴大;基礎電信電纜照明建設與 Home appliance, Telecom 等。


半導體在車用電子領域中,功率晶片主要應用在啟動與發電、安全等核心元件。另外,電動汽車(EV)則比傳統汽車採用更多的半導體。其中大部分是功率半導體和感測器。


由於新能源汽車普遍採用高壓電路和高能量密度電池,當電池輸出高電壓時,就需要進行電壓 變換;電壓轉換電路器將電池提供的電壓轉換並降低,以便為各種設備供電。


此外,主inverter用於驅動馬達,並管理透過再生制動系統產生的能量來為電池充電,而輔助inverter則用於控制空調系統的壓縮機、水泵、風扇和其他輔助系統,這些對 IGBT、DC-DC轉換器、低耗損MOS(場效電晶體)、低耗損穩壓器、TVS、靜電保護、快速恢復二極體、電晶體等元件的需求量也有大幅增加。


台半同時也積極再深化汽車電子新興應用及ADAS的設計導入;目前僅幾家外商競爭者獨佔的新產品小包裝高流整流器、低壓與高拋負載(Load-Dump) TVS與MOSFET,台半正全力研發導入中。


另外,汽車照明也因法規調整,須裝置日間照明;台半專注於車用產品線的齊全,同時也積極投入新研發的車用LED驅動IC,車用低壓差低耗電穩壓IC, 並且已經陸續量產。 


在ECO-Friendly的需求下,終端產品皆追求高效率化低耗損,新產品開發低阻抗MOS、低耗損穩壓器、低耗損橋式、超低電容靜電保護元元件及高功率溝槽蕭特基產品等皆有強勁的出貨成長。 


工業應用馬達控制與再生性能源,inverter由電力電子PWM全橋與半橋控制,對於Super Junction MOSFET,快速恢復續流二極體與 200V溝槽式蕭特基的需求穩定成長,新產品開發針對高頻高壓應用。


台半,是一家功率半導體元件公司,近5年ROE為12%,22%,16%,13%,14%。毛利率為31%,34%,31%,31%,32%。資產負債率為39%,41%,42%,46%,48%。以2023年為例,銷售以條碼印表機(子公司鼎翰)佔57.14%,功率半導體元件(MOSFET約佔20-30%)佔42.86%。台半產品之產量自製率約70%,其餘約30%為委外代工及外購。截至 2023 年底,汽車應用市場及工業市場佔總營收約6成。市場銷售以亞洲佔51%,歐洲及美洲佔48%,其他地區則為1%。台半研發費用佔營收比例為3.03%。


競爭

(1)分離半導體元件

在整流器方面,主要競爭同業包括威世半導體(Vishay)、安士半導體(Nexperia) 及英飛凌半導體(Infineon)等廠商。


在Discrete Power MOSFETs,主要同業包括Infineon,onsemi,STMicro,Toshiba,Vishay...........。


另外,中國半導體廠家因當地政府補貼政策以低價競爭對中低端消費性應用市場有一定的影響。


台半仍致力於更高規格的產品開發,從消費性電子、汽車電子、工業控制到醫療與通訊設備更大廣度的開發滲透,期以達到低中高應用市場平衡發展並佔據更多跨入門檻較高的領域保持與後起競爭對手較大的差距並提升獲利能力。


(2)條碼標籤印表機產業

在競爭日益激烈的條碼標籤印表機市場,大廠藉由併購持續壯大,而小廠則藉由客製化生產及訂價策略另尋出路。


在條碼標籤印表機市場市佔第一的美商Zebra Technologies收購Motorola Solutions的企業部門,確立自身市場老大的地位。而排行緊追在後的日商SATO則收購紐西蘭最大廠Jenkins Labels的標籤事業。市場領先者收購動作頻頻,可見條碼標籤印表機產業正在面臨一波整併風潮。在「物聯網」產業全速發展下,越巨大、越全面的企業能搶食更多新興的商機,子公司鼎翰科技亦於105年收購Printronix, Inc.條碼印表機事業部門。


以條碼標籤印表機市場來看,全球市場領導者大都為美國及日本廠商,如 Zebra Technologies、Honeywell、Toshiba、SATO 等。子公司鼎翰目前為全球前4大條碼印表機製造商,亦為台灣第一大條碼標籤印表機製造商,為台灣該領域之龍頭,


生產

台半目前營運的兩座晶圓廠與兩座封裝廠的生產設施符合當前的汽車安規和環境標準。


公司目前擁有一座位於台灣宜蘭之利澤晶圓廠(目前以生產4吋及6吋晶圓為主,終端產品係應用於汽車電子領域),並有一座位於台灣宜蘭之封裝廠-梅洲廠則生產整流器與 MOSFET 相關產品之子公司,包括天津長威科技有限公司-擁有一座晶圓廠(目前以生產 4 吋晶圓為主, 終端產品主係標準規格之整流器產品),以及子公司陽信長威電子有限公司-負責後段封裝業務。


市場佔有率

台半112 年度全公司合併營業收入為 14,616,014 千元,目前國內生產二極體之上市公司為敦南科技、朋程科技、德微科技、強茂電子及虹揚-KY。依據世界半導體貿易統計協會(WSTS)2023 年統計資料,台半整流器產品佔全世界整流器產品之市佔率約為 2.4%。


成長性

(1)純電車的全面推廣,對於inverter,DC-DC轉換器,電池監控系統皆為新興應用。


(2)各國政府紛紛提高 Green Energy 的需求。


(3)車用電子成長力道強勁,新興市場需求之挹注,以 ADAS、安全系統與資訊娛樂系統的成長影響甚鉅。

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