【歷史上的今天】不爭第一可以嗎?晶圓代工二哥聯電

最近我們分享了大樹藥局,以及囤貨潮相關的食品類股,接著我們回到比較硬,但獲利不錯的電子股——聯電。

目錄(文章較長,可直接點選有興趣章節看)

聯電(2303-TW)基本資料

半導體的上中下游,分別是IC設計、光罩製造、IC製造、IC封測。

資料來源:〈每日頭條〉晶片製造流程詳解,具體到每一個步驟 整理:奧德賽

聯華電子為全球半導體晶圓專工業界的領導者,提供高品質的晶圓製造服務,專注於邏輯及特殊技術,為跨越電子行業的各項主要應用產品生產晶片。

聯電完整的製程技術 及製造解決方案,包括邏輯/射頻、嵌入式高壓解決方案、嵌入式快閃記憶體、在 8 和 12 吋晶圓上的 RFSOI/BCD,以及所有晶圓廠皆符合汽車業的 IATF-16949製造認證。 

聯電在台灣半導體業扮演著重要的角色,身為台灣第一家晶圓製造服務公司外,也是台灣第一家上市的半導體公司。

現有十二座晶圓廠,其中包含位於台灣的 Fab 12A 廠、新加坡的 Fab 12i 廠、聯芯集成電路製造(廈門)有限公司的 Fab 12X 廠與位於日本的 Fab 12M 廠等四座 12 吋廠。

Fab 12A 廠,此先進的製造基地包含第一至六期廠區,目前採用 28 奈米高介電係數/金屬閘極及 14 奈米鰭式場效電晶體(FinFET)技術生產客戶產品。

Fab 12i 廠,為聯電特殊技術中心,提供客戶多樣化的應用產品所需 IC 於 12 吋特殊製程的生產製造。

聯芯廠,為中國華南首座 12 吋晶圓專工廠,於 2016 年開始量產,為中國及全球 IC 設計公司提供優質及地理區域多元選擇的製造服務,同時滿足中國龐大的電子產品市場對晶圓製造上的需求。

2019 年 10 月,聯電取得位於日本的公司 USJC(United Semiconductor Japan Co., Ltd.)所有的股權,這是聯電的第四座 12 吋晶圓廠,提供成熟製程 90、65、40 奈米的特殊技術,為客戶量產其應用產品。

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聯電(2303-TW)產品服務

聯電提供晶圓製造服務,為 IC 產業各項主要應用產品生產晶片,提供橫跨 14 奈米到 0.5 微米之邏輯與混合信號製程技術。其製程可分為邏輯製程與特殊製程,詳細如下:

邏輯製程

邏輯/混合信號/射頻技術是數位電視、藍牙、Wi-Fi、影像處理器,射頻收發器等眾多應用中,最常用的晶圓專工解決方案。

從晶圓專工廠的角度來看,邏輯/混合信號/射頻技術為主要的潛在市場。

聯電已在 12 吋和 8 吋製造技術上開發了最先進的低功耗和射頻技術,以滿足 AIoT 時代在數據處理、連接、通信、掃描和傳感應用的需求。

  • 14奈米

聯電 14 奈米鰭式場效電晶體(FinFET)製程技術,已於 2017 年量產晶圓出貨給主要客戶,且良率已達先進製程的業界競爭水準。

位於台南的 Fab 12A 廠,目前為客戶量產 14 奈米的客戶產品,預計將依據客戶需求穩定增長 14 奈米產能。 

14 奈米技術特點為自主研發的 14 奈米 FinFET 技術,其特點包括鰭式模組、高介電材料/金屬閘極(High-k / Metal Gate)堆疊、低介電材料(low-k)隔板、應變工程(strain engineering)、中端(MoL)以及後端(BEOL)模組。

  • 22奈米

聯電 22 奈米製程目前已進入量產階段。

22 奈米超級集組合技術將超低功耗(ULP)與超低漏電(ULL),兩種製程方案建立在同一個平台上,其所需光罩數量與 28 奈米相同且設計規則與 28 奈米製程技術相容,在提昇晶片效能的同時無須增加製程的複雜度。

晶片設計者可以放心地使用聯電的 22 奈米設計指南,獲得晶片在面積與效能上的利益。

22 奈米製程平台,具有對市場上各種半導體應用的基本 IP 支持,包括消費電子產品,如機上盒、數位電視、顯示器、電源或對漏電敏感的 IoT 晶片(具有藍牙或 WiFi),同時更適用於需要延長電池壽命的可穿戴設備。

  • 28 奈米

聯電 28 奈米製程採用嶄新的應力技術(SMT、t-CESL、c-CESL)與嵌入式 SiGe,以強化電子遷移率的表現,專為需要高效能與低功耗之應用產品所開發。

目前已採用 28 HLP SiON 與 28 HPCU / HPCU+ HK / MG 製程量產多家客戶產品。聯電現正積極擴增 28 奈米產能,以滿足客戶對此廣受歡迎製程的高度需求。

  • 40 奈米

從 2008 年起,已採用 40 奈米技術製程產出客戶產品。

聯電 40 奈米超低功耗(40uLP)平台,是衍生自 40 奈米低功耗(40LP)平台,操作電壓超低功耗(40uLP)平台以滿足更低功耗、更低漏電的需求。

40 奈米超低功耗(40uLP)平台包含介面 IP、IP 子系統、邏輯設計元件庫、嵌入式記憶體以及類比 IP,經由對於兩個平台製程、電壓、溫度變異的參數最佳化,可適用於兩個平台。

  • 55/65/90 奈米  

聯電 65 奈米技術高效能(65SP)及低耗電(65LL / 65LP),滿足廣泛主流應用產品的需求。

聯電的 65 奈米系統單晶片解決方案,提供彈性的技術設計平台,供客戶為其特定應用產品選擇最佳化的製程元件選項,例如標準效能(SP)、低漏電流(LL)或低功耗(LP)電晶體等。

65 奈米 SP 製程的高效能特性,讓晶片設計公司能藉由採用此技術發展消費性到繪圖晶片等廣泛應用的產品。

此外,另有多種製程技術應用選項,包括混合訊號/RFCMOS 及客製化製程。

聯電 55 奈米標準效能製程(55SP),是 90% 微縮 65 奈米製程(65SP),可提供客戶更小的晶片尺寸,同時以相近或更低的功率維持相同的效能。此外,亦提供相容於產業標準製程的低功耗平台(55LP) 與超低功耗平台(55uLP) 選項。上述各個平台皆具充足產能與高良率成熟度。

聯電 90 奈米製程提供了低介電係數或 FSG 技術選項,便於客戶彈性選擇最適合其應用產品的介電值材料。讓要求效能、密度及電源效率的客戶,得益於聯電的 90 奈米技術優勢。

  • 成熟製程

對於現代化電子產品所需晶片,舉凡電腦、行動通訊之電源管理晶片、行動通訊之前端晶片、中大尺寸液晶螢幕驅動晶片、微控制器、音效晶片、車用電子等多採用成熟的 6 吋及 8 吋晶圓廠技術進行生產。

此製程技術範圍由 5 微米至 0.11 微米,提供客戶多樣應用的選擇,並可提供客製化製程。

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特殊製程

聯電的特殊製程解決方案包含有嵌入式非揮發性記憶體、RFSOI、 CIS、微機電、高壓製程以及BCD製程等等。除此之外,開放的合作模式與客製化的彈性可進一步為客戶提供最佳的解決方案。

  • BCD

BCD(Bipolar – CMOS – DMOS) 技術可提供最高 100V 工作電壓的電源 IC 設計,從而實現出色的能效和高度集成,將類比電路、數位內容以及功率元件和嵌入式 NVM 結合在一起。

聯電的 BCD 技術節點範圍從 0.5 微米到 110 奈米,器件產品包括低壓 MOS、高壓 DMOS,混合信號和類比元件,被動元件以及嵌入式非揮發性存儲器(NVM),涵蓋了所有電子應用,例如消費品、電腦、通信、工業和汽車應用市場。

  • eHV

聯電高壓製程是為了生產各種顯示面板的驅動晶片而建置,其建構在邏輯 CMOS 製程上,扮演著各種顯示面板(LCD 和 OLED) 的重要角色,更進一步,聯電也會推動新興的顯示科技發展(micro-LED and micro-OLED)。

  • eNVM

對於高度需求反覆讀寫能力(Endurance) 的產品應用,例如 smartcard,SIM卡或微處理器等,eE2PROM 或 eFlash 會是最理想的技術選擇。 

對於中低度反覆讀寫能力需求或中低密度記憶體容量的產品應用(例如電源管理 IC),則可以採用 eMTP 技術。 最後,對於那些只需要一次性程式編寫應用的產品應用,則可以使用 eOTP 或 eFuse 的嵌入式非揮發性記憶體技術。

  • RF

射頻技術是數位電視、藍牙、Wi-Fi、影像處理器,射頻收發器等眾多應用中最常用的晶圓專工解決方案。聯電為不同的數據處理、混合信號及射頻元件技術建立了廣泛的跨代技術,也同時為建立專業技術平台奠定了堅實的基礎。

  • RFSOI

RFSOI 平台具有低諧波、極具競爭力的 Ron * Coff 和 LNA 元件性能等特點,所提供的 RF 前端解決方案,適用於 4G/LTE 和 5G 應用的天線開關、天線調諧器和低雜訊放大器。

  • CIS

提供客戶高效能的 CMOS 影像感測器(CIS) 解決方案。聯華電子的 CIS 技術可支援從 3.2 微米 到 1.1 微米的像素尺寸,也提供完備的彩色濾光片陣列(CFA) 與 Microlens(uLens) 解決方案,可減少客戶在 CIS 供應鏈管理,及產品生產管理上所需耗用的資源。

  • MEMS

為了迎合 MEMS 市場今後的需求,聯電已建立了一系列 MEMS 製程模組,例如 Si/SiO2 DRIE、Si/SiO2 release、stress controllable SiN/Poly-Si、wafer thinning、ion beam etch、double side aligner 等等,協助客戶在 CMOS 晶圓專工廠內生產 MEMS 結構。

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聯電(2303-TW)市場/營運現況

觀察目前整體晶圓代工市況,自 2020 年初起疫情逐步擴散,半導體供應鏈普遍因擔心封城、鎖國導致零組件斷鏈,而極欲增加庫存。

隨後而來的宅經濟效益,使得 PC、伺服器、網通產品及 TV 等需求延續至今,加上 5G 手機滲透率攀升、基礎建設持續等動能,紛紛帶動各晶圓代工廠產能,自2020年第一季起即處於九成以上至滿載的水準。

根據 IC insights 的資料,2020 年全球 IC 銷售額增長了 10%。這些電子產品在 COVID-19疫情期間被用於使用網路服務和雲端計算、資料中心電腦的擴產投資,也給 IC 銷售帶來了動力。

電子系統銷售額預計將上升 8%,而 2021 年 IC 市場預計將成長 12 %,達到 4415 億美元,超過 2018 年創下的 4217 億美元的紀錄。

圖片來源:〈科技產業資料室〉IC Insights:全球IC銷售市場預估未來三年以兩位數成長

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聯電產能

聯電擁有 10 家晶圓廠工廠位於新竹、台南、新加坡與日本等地,包括 2 家 12 吋廠、7 家 8 吋廠和 1 家 6 吋廠。為提供客製化服務,2013 年新加坡廠 Fab12i 已轉型為特殊製程中心。

工廠晶圓製程產能
12A(台南)12 吋0.18 – 14 奈米87,000 片/月
12i(新加坡)12 吋0.13 微米 – 40 奈米45,000 片/月
聯芯 12X(廈門)12 吋40 – 28 奈米50,000 片/月
USJC 12M(日本三重縣)12 吋90 奈米、65 奈米 及 40 奈米33,000 片/月
8A(新竹)8 吋0.5 – 0.25 微米70,000 片/月
8C(新竹)8 吋0.35 – 0.11微米29,000 片/月
8D(新竹)8 吋0.13 微米 – 90 奈米32,000 片/月
8E(新竹)8 吋0.5 – 0.18 微米35,000 片/月
8F(新竹)8 吋0.18 – 0.11 微米32,000 片/月
8S(新竹)8 吋0.18 – 0.11 微米32,000 片/月
和艦 8N(蘇州)8 吋0.5 – 0.13 微米50,000 片/月
聯穎光電(新竹)6 吋3.5 – 0.45 微米50,000 片/月
資料來源:聯華電子

月總產能落在 77.2 萬片 8 吋約當晶圓,近年來已放棄 14 奈米以下先進製程的開發,將資源集中於 28 奈米以上及 8 吋市場,其 28 奈米產能已步上軌道,目前亦呈現滿載,且規劃小幅擴產中。

2020 年公司資本支出規劃為 10 億美元;運用比例 85% 用於 12 吋廠,15% 用於 8 吋廠。
2021 年公司資本支出規劃為 15 億美元;運用比例 85% 用於 12 吋廠,15% 用於 8 吋廠。

根據市調集邦預估,2021 年全球晶圓代工營收規模將達 945.84 億美元,較2020年成長11%並創下歷史新高。

以地域來看,台灣晶圓代工占整體市場比重,年增 2 個百分點達 65%,韓國市占率約達 18%,中國市占率僅 5%。

由前五大廠來看,台積電在晶圓代工市場占有率,年增 1 個百分點達 55%,三星晶圓代工市占率達 17%,聯電及格芯(GlobalFoundries)市占率均為 7%,中芯國際市占率降至 4%。

2020 年 Q4 聯電製程比重:28 奈米佔 18%、40 奈米佔 22%、65 奈米佔 18%、90 奈米佔 8%、0.11/0.13 微米佔 11%、0.15/0.18 微米佔 13%、0.25/0.35 微米佔 8%、≥0.5 微米佔2%。

2020 年 Q4 應用比重:通訊佔 49%、電腦佔 16%、消費性電子佔 25%、其他佔 10%。

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聯電策略

公司發展策略不同於台積電,以晶圓製造服務為後盾,轉投資許多半導體晶片設計公司,以自有產能及技術扶植半導體晶片設計公司,而當半導體晶片設計公司之產品在市場中具競爭優勢取得需求量時,也回饋公司,得以維持晶圓代工產能利用率,兩者相輔相成。

集團內成功案例有聯陽、聯詠、聯傑、智原、原相、盛群與矽統等半導體晶片設計公司。

回顧聯電發展,自2000 – 2018 年,聯電都是晶圓代工的第二把交椅,然而追趕先進製程的代價就是需要龐大的資本支出,在 28 奈米製程競賽中落後的聯電,產能利用率提升不起來導致相關投資無法回收,自此在代工市場被拉開差距。

在現任董事長洪嘉聰接任後,決定調整發展策略,聯電董事長洪嘉聰在聯電40週年家庭日活動上,對全體員工的致詞中提到這幾年聯電在策略上做了幾項的修正,首先專注在成熟及特殊製程的晶圓製造上,其次是強化財務結構,再來則是進行具競爭力的產能擴充,其中包括晶圓廠的生產力提升、以及符合效益的資本支出,2019年併購日本富士通晶圓廠就是個很好的例子。

而這樣的調整也確實反映在營運數據上,2020 全年,聯電營收達到新台幣 1,768.21 億元,較 2019 年的 1,482.02 億元成長 19%。營業利益大幅增加至新台幣 220.1 億元,反映了 8 吋和 12 吋廠的高產能利用率以及產品組合的優化。

特別是聯電強化 12 吋晶圓的產品組合使得 28 奈米製程的業務大幅增長,加上成功整合日本 USJC 12 吋業務所致。歸屬母公司淨利為 291.89 億元,較 2019 年的 97.08 億元,成長 200.7%,使得每股 EPS 來到新台幣 2.42 元。

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聯電(2303-TW)財務表現(營收、EPS、配息股利、ROE/ROA)

年度201320142015201620172018201920202021Q1
營收(千元)123,811,636140,012,076144,830,421147,870,124149,284,706151,252,571148,201,641176,820,91447,097,012
EPS1.010.971.080.680.790.580.822.420.85
現金股利0.50.550.550.50.70.580.751.6無公佈
ROE6.165.6663.754.483.374.713.194.07
ROA4.253.964.071.352.211.282.317.72.56
資料來源:公開資訊觀測站

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聯電(2303-TW)優勢

  • 轉投資半導體晶片設計公司

聯電以晶圓製造服務為主要業務,同時轉投資半導體上游端的晶片設計公司,如聯陽、聯詠、聯傑、智原、原相、盛群與矽統等半導體晶片設計公司,當半導體晶片設計公司的產品取得市場訂單時,聯電除了轉投資的收益,也能夠帶動晶圓代工訂單。

  • 專精特殊製程技術

嵌入式非揮發性記憶體、RFSOI、 CIS、微機電、高壓製程以及BCD製程等等,不同於追趕先進製程,聯電專精於成熟製程的客製與特化製程,避開先進製程的無盡資本支出循環。

圖片來源:〈今周刊〉聯電總座首談「退一步」賺更穩策略
  • 疫情改變生活與辦公型態

遠距辦公需求帶動消費性電子產品的訂單,手機廠對於 CMOS ISPs、5G射頻(RF)晶片、OLED 驅動晶片的需求提升,連帶使得晶片製造廠的 28 奈米與 8 吋晶圓代工的需求回溫,TrendForce目前對於各項終端產品包含伺服器、智慧型手機及筆記型電腦等出貨預估皆優於2020年,預料將帶動各項半導體零組件的備貨力道。

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聯電(2303-TW)挑戰

  • 競爭者與過度投資

由於看好未來長期半導體需求依然逐年增長,全球各大晶圓專工廠及中國紛紛增加資本支出擴充先進製程產能,對於未來市場供需調節恐有失衡的影響。

  • 國際間的政治經濟緊張

如中美貿易戰,美國及中國彼此增加進口關稅,可能降低兩國及國際的消費需求,導致客戶降低下單,抑或間接導致全球半導體市場疲弱 ; 美國以法規限制美國成份超過某一比率者,不得出口至中國某些特定公司,可能影響聯電供貨給中國此些特定客戶。

  • 中芯禁令可能鬆綁

從製程別劃分,中芯 2020 年第四季以 55 / 65 奈米占比最高,占 34%,其次為 0.15 / 0.18 微米占 32.5%、40 / 45 奈米占 14.8%,較先進的 14 / 28 奈米則占 5%,顯示超過一半營收來自較成熟製程,產品組合與聯電相似較高,若美國因為晶片短缺而鬆綁,勢必會衝擊到部分聯電的產品市占率。

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參考資料

1. 〈股感〉聯電 (2303)-台灣晶圓代工二哥
2.〈股感〉Q4 晶圓代工廠營收預測,聯電為何逆襲格芯衝擊前三強?
3.〈CTIMES〉台灣 SIP 產業鍊發展現況頗析
4. 〈聯合新聞網〉聯電與美方官司大致底定 未來將更專注發展這領域
5. 〈鉅亨網〉全球約當8吋晶圓月產能最新排名公布 台積電居第2名
6. 〈工商時報〉全球半導體產能 三星第一、台積邏輯IC稱王
7. 〈科技產業資料室〉IC Insights預估IC市場2021年從12%成長到19%
8. 〈科技產業資料室〉IC Insights:全球IC銷售市場預估未來三年以兩位數成長
9. 〈今周刊〉聯電總座首談「退一步」賺更穩策略
10. 〈科技產業資料室〉全球前五名晶圓廠產能佔54% 三星、台積電領先
11. 〈科技新報〉中芯禁令擬鬆綁,半導體後市怎麼看?
12. 〈財經新報〉聯電 2020 年第 4 季 EPS 超越 2019 全年,全年 EPS 達 2.42 元

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