化合物半導體製造商，穩懋(3105.TW)

來簡單理解一下，"利基型"的化合物半導體製造商，穩懋。

穩懋為從事砷化鎵晶圓製造服務之公司，提供客戶最佳品質的三五族化合物半導體電路製程的晶圓製造服務。除了提供先進的半導體製造技術之外，穩懋亦提供客戶設計佈局服務與晶圓自動化電路測試、自動化檢驗等服務。

穩懋技術團隊實力整齊，技術自主且層次高、廣度寬、技術涵蓋範圍大， 提供先進及關鍵性技術之製造服務，擁有HBT、pHEMT、BiHEMT及GaN等及光通訊多元技術，可同時滿足各種應用需求，目前已有超過20種以上之製程技術進入量產，可協助客戶快速發展新產品，並提供客戶one-stop shopping及total solution的服務。

在無線寬頻通訊的微波高科技領域中，穩懋主要提供兩大類砷化鎵電晶體製程技術：異質接面雙極性電晶體(HBT)和應變式異質接面高遷移率電晶體(pHEMT)， 二者均為最尖端的無線寬頻通訊微波製程技術。穩懋的產品線可滿足50MHz至150GHz內各種不同頻帶無線傳輸系統的應用。在光通訊及3D感測領域中，穩懋更以三五族半導體生產技術為基礎，提供光電產品的開發與生產製造。 

穩懋自主研發的製程用於無線通訊及光通訊應用已多數進入大量量產的產品之中，其中包含以砷化鎵HBT及pHEMT生產具4G/5G通訊及WiFi傳輸功能之手持式行動通訊裝置(如智慧型手機及平板)及無線網路路由器等。以砷化鎵pHEMT及氮化鎵HEMT生產4G/5G基地台及低軌道衛星通訊傳送及接收訊號相關應用。還有以砷化鎵VCSEL及磷化銦生產光通訊感測或光資訊傳輸相關元件，其中手機3D感測功能應用就是穩懋近幾年成長的動能之一。

因應5G時代高功率、高效率基地台的應用需求，穩懋已於2013年研發完成氮化鎵(GaN on Sic)製程，並於2016年開始有營收貢獻，過去幾年氮化鎵營收皆有二位數以上的年成長，提供客戶在製造服務上更多元的選擇。 

穩懋亦持續開發光電元件技術於車用、資料中心及光纖到府相關應用。除了現有完整的砷化鎵和氮化鎵技術領域外，同時建立了光電半導體元件的製造能力，為雷射二極體(LD)及檢光二極體(PD)設計公司提供具彈性且大規模的產品製造服務，可提供合作夥伴客製化的磊晶/二次磊晶、光電元件製造、材料及元件特性分 析及測試服務等。

砷化鎵產業之現況與發展

半導體材料可分為單元素半導體及化合物半導體兩類，前者如矽(Si)、鍺(Ge) 等所形成的半導體，後者由鎵(Ga)、銦(In)、鋁(Al)等第三族及砷(As)、磷(P)、 氮(N)等第五族元素化合物，組成如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN) 等三五族化合物半導體。相較於常見的矽半導體，砷化鎵半導體具有高頻、抗輻射、耐高電壓等特性，因此廣泛應用在主流的商用無線通訊、光通訊以及先進的國防、航空及衛星用途上，其中無線通訊的普及更是催生砷化鎵代工經營模式的重要推手。以手機與無線網路(Wi-Fi)為例，系統中的無線射頻模組必定含有的關鍵零組件即是功率放大器(Power Amplifier)、射頻開關器(RF Switch)及低雜訊放大器(Low Noise Amplifier)等，目前射頻功率放大器極大部分是以砷化鎵HBT半導體製作，射頻開關器及低雜訊放大器是利用砷化鎵pHEMT之製程。砷化鎵半導體因其材料特性而成為無線通訊、光通訊以及先進的國防、航空及衛星之重要關鍵組件，亦同時建構不同於矽等其他半導體之晶圓代工技術、設計流程與驗證模式以滿足無線通訊系統的快速發展，進而維持其領域之獨占性與獨特性。

近年來由於矽製程不斷進步，高頻RF CMOS的操作頻率與特性持續提升， 手機及Wi-Fi的射頻收發機(RF transceiver)大多已採用RF CMOS製造，這也是商用通訊IC朝向高整合度單一晶片SoC發展的必然結果，現今的RF CMOS雖可以達到高操作頻率及高整合度，但其先天物理上的特性如低崩潰電壓、矽基板 (substrate)的高頻損耗、訊號隔離度不佳、低輸出功率密度等，使其在功率放大器(PA)的應用上始終難以跟砷化鎵匹敵。因此，通訊技術從4G LTE演進至5G應用時，砷化鎵PA在高功率傳輸上，更有其不可替代的物理性質優勢，5G技術其資料傳輸速度理論值是4G LTE的100倍，砷化鎵功率放大器能夠符合5G高速的資料傳輸的特性，更進一步拉大砷化鎵與矽製程功率放大器之間性價比的差距。因此砷化鎵等化合物半導體元件將持續在通訊市場上佔有一席之地。

而物聯網(IoT)概念興起，使無線通訊和車聯網應用成長快速，數位消費電子產品具備無線傳輸功能的比率也逐年提升，砷化鎵應用可說是具備相當健康的成長空間；此外，化合物半導體元件將持續在通訊和光電元件市場扮演關鍵角色，例如III-V族半導體雷射擁有體積小和整合性高等優點，在工業和商用領域的應用越來越廣泛，其中面射型雷射(VCSEL)最適合大量量產，已陸續在生物辨識、虛擬實境(AR/VR)及汽車防撞系統(ADAS) 、近接感測及車用內部傳感等領域開發出新應用，成為砷化鎵在行動裝置上重要關鍵元件。

行動裝置發展趨勢

隨者5G通訊系統的基地台佈建以及5G新手機的推出，5G的滲透率正快速的提高。5G對於超高傳輸速率的要求，也使得GaAs HBT在5G功率放大器的特性需求下高頻與線性度的優勢更加明顯。同時，由於通訊系統的相容性考量，4G/5G通訊系統共存是必要的應用需求，而符合5G應用的新GaAs HBT製程技術同時也必須可以吻合4G系統的功率放大器設計需求。除了自我開發的先進GaAs HBT製程技術之外，穩懋也更進一步提供了客製化製程技術的服務，使得客製化的製程技術能夠最佳化客戶的晶片設計理念，進而創造終端產品的差異化。 

除了行動通訊的5G技術之外，高頻Wi-Fi通訊系統也開始普及。新一代Wi-Fi 6E/7的導入將Wi-Fi PA的線性度需求與頻率需求(6-7GHz)推向更嚴格的規範，進而推進客戶使用穩懋新一代GaAs HBT5/7 (第五代/第七代)，以符合更複雜的訊號調變協定，尤其是第七代GaAs HBT技術，可以提供更優越的頻率與線性度表現來增加設計者的彈性與差異化。

基礎建設發展趨勢

5G通訊的發展由於3個新頻段N41、N77、N79的增加，推升了我們相對應的新製程技術在基地台的需求。例如：GaN HEMT應用於基地台功率放大器與GaAs pHEMT/PINHEMT應用於基地台低雜訊放大器的需求。其中新的5G基地台更使用了Massive MIMO的系統而使前端無線通訊模組的需求總量大幅提升。而後端的聯絡網路(Backhaul Network) 的解決方案也因應前端資料量傳輸的提高，對於目前主流 E-band(70-80 GHz)毫米波點對點通訊需求提高至W-band (80-90GHz)毫米波點對點通訊，甚至未來的D-band (>120 GHz)毫米波點對點通訊，而其中100 nm和70 nm GaAs pHEMT尤其適用於其前端毫米波通訊模組的的功率放大器與低雜訊放大器設計。

光纖通訊方面，受惠於資料中心(Data Center)的佈建以及5G網路的後段網路連結需求，資料傳遞速度的主流已經是100G網路，而400G或是800G的解決方案也已經推出。其中的關鍵調變器的驅動放大器，尤其需要先進GaAs pHEMT製程的高頻與高線性度的優勢。 

衛星通訊方面的發展被視為5G之後的基礎通訊藍海，尤其低軌道衛星系統的正式商用更積極促使各個國家對於衛星網路的投資與佈建，以目前世界人口來說還有將近30億人受限於基礎建設的落後而無法使用網路服務，而衛星通訊將是絕佳的解決方案之一。GaAs pHEMT/PINHEMT和GaN HEMT的製程技術各自擁有相對應的雜訊與功率的優勢，提供了Ku/Ka-band衛星商用頻段的絕佳功率放大器與低雜訊放大器的設計解決方案以應用於衛星端通訊模組以及後續地面的大型接收端中繼站 (Gateway)的需求。

感測及光電技術發展趨勢

在感測技術中，VCSEL已經大幅商用在人臉與手勢辨識中並預期更多的手持裝置將導入此技術。而同時新一代的ToF (Time of Flight)技術與VCSEL技術的結合將更進一步擴展AR或VR的殺手級應用。在近年來蓬勃發展的自動駕駛技術上，所需要的感測技術除了傳統上的微波雷達之外，VCSEL及邊射型雷射光達亦是下一個重要應用，以達到多面向，長短距離的偵測與降低多樣環境因素所造成的感測誤判。 另外，隨著5G傳輸資料量的大幅提升，高速、高可靠度的光電元件(例如:高可靠度25G DFB LD及100G APD)和以磷化銦(InP)為基材的光調變器(例如:電吸收調變器 (EA modulator)、馬赫－曾德爾調變器(Mach-Zehnder Modulator))，以及矽光子使用之高功率光源都是研發的重點。

穩懋，是一家化合物半導體製造商，主要在砷化鎵晶圓製造。公司近5年ROE為14%，20%，16%，12%，17%。近5年毛利率為37%，41%，38%，31%，37%.。資產負債率為50%，35%，29%，28%，30%。銷售區域以亞洲佔65%，美洲佔26%，內銷佔5%，歐洲佔4%。研發費用佔營業收入比重5%。以產品來看，在2022Q2，公司營收以Cellular約佔40-45%，Infra佔25-30%，Wi-Fi佔5-10%，Others佔20%。

產業上下游

砷化鎵產業最上游為基板(公司有Freiberger, AXT Inc., Sumitomo)，其次為關鍵材料砷化鎵磊晶圓，包括MOCVD(有機金屬化學氣相沉積法)及MBE(分子束磊晶法)砷化鎵磊晶技術(公司有IQE, VPEC(全新), SCIOCS(Sumitomo), Hitachi Cable, IntelliEPI(英特磊))，至於中游為晶圓製造及封測等(公司有WIN Semi.(穩懋), AWSC(宏捷), GCS(環宇), Wavetek (聯穎), Sanan(三安))，整個產業除晶圓製造外，設計(如Broadcom, Murata,Qualcomm.....)與先進技術主要仍掌握在國際IDM大廠(公司有Skyworks，Qorvo，LumentumII-VI/，Finisar)，下游則為手機、無線區域網路製造廠以及無線射頻系統商。

競爭

由於砷化鎵元件為通訊產業之主要元件，產品之良率、品質之穩定及快速的交期更為砷化鎵IC設計公司及IDM廠所要求，由於客戶認證供應商所需時間長，且須負擔其機密可能外洩之風險，因此認證一家潛在供應商之成本極高，一旦認證通過且品質、交期、量產能力皆符合要求，則客戶再轉單到其他供應商之機率甚低，因此，客戶極高的轉換成本形成產業進入障礙，IDM廠一旦選定代工廠便不輕易更換。

在砷化鎵的晶圓尺寸上，相較於產業界多數同業於近十年由四吋轉為六吋，穩懋於1999年成立之初即設立全球第一座六吋砷化鎵晶圓代工廠，至今，六吋仍為主流製造尺寸。穩懋已累積二十餘年生產六吋晶圓之實證經驗。截至2021年底穩懋晶圓A、B、C廠合計月產能41,000片，此產能乃目前全球最大砷化鎵晶圓廠產能。

市場占有率

根據Strategy Analytics之研究報告中指出，2021年全球砷化鎵元件市場(含IDM 廠之組件產值)總產值約為98.38億美元(砷化鎵總產業巿占率如下圖所示)，較2020 年之91.61億美元成長7.4%，砷化鎵元件市場仍高度依賴手持式裝置，特別是手機， 雖然2021年受到新冠疫情、中美貿易爭端加劇以及晶片短缺等因素影響，但在5G 網絡及5G手機發展的帶動下，仍推動了砷化鎵元件市場的成長。其中穩懋2021年巿占率為9.2%，市占率排名為全球第三。

此外，該研究機構分析指出，若以砷化鎵晶圓代工巿場而言，2021年代工市場規模為11.77億美元(砷化鎵代工巿場巿佔率如下圖所示)，較2020的10.57億美元成長11.4%，其中穩懋2021年市占率為77.3%，為全球第一大砷化鎵晶圓代工半導體廠商。在目前的砷化鎵晶圓製造市場中，IDM公司仍佔有超過50%的生產規模。