我們想讓你知道的是 :
在 2020 年新冠肺炎蔓延下,人們的生活型態受到衝擊,企業相繼尋找能夠與疫情共存的方法,包括電子商務、遠距辦公、智慧生產、金融科技等,間接加速了數位經濟的崛起,而半導體作為數位化的核心材料,其重要性逐漸被各國所重視,甚至成為了各家必爭的戰略物資。本文將會帶你了解半導體產業的概況以及如何透過簡單的總經指標判斷半導體循環,尋找最恰當的投資時機。

當您在閱讀本文的同時,我們也在 操盤人必看 新增了半導體的圖組,讓投資人可以隨時追蹤目前的半導體循環。

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一、為甚麼要投資半導體產業?

科技創新是帶動經濟成長的主要動能,而半導體是科技發展的重要核心,也是台灣最重要的產業之一,從 1970 年代開始,台灣從半導體封測起家,在經歷了與美國多年的技術轉讓,慢慢形成「設計-製造-封測」一條龍的半導體基地,台積電所開啟的「垂直分工模式」也讓台灣的半導體產業在全球獲得重大的成功,台積電便占了台灣加權指數將近三成的比例,而科技主導的現象不僅只存在於台股,S&P 500 的科技板塊( Information Technology )也占了整體市值 27% 之多( 半導體占科技的 15% ),在適當時間於投資組合中配置半導體可以有效提高整體長期的投報率。

下圖主要比較美國納斯達克和費城半導體的績效表現,可看到從 2009 年初以來(截至 2021/10/25)的總報酬率分別為 8.3 倍 和 14.3 倍,投資 SOXX 可以產生優於 QQQ 的超額報酬,即使排除掉 2020 年的疫情因素,截至 2020/1/1 的總報酬分別為 4.5 倍 和 7.35 倍,SOXX 仍然是勝出者,透過了解半導體的循環性,除了釐清其投資風險外,也有助於提升我們的勝率。

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二、半導體簡述及產業上下游概況

進入投資前,首先我們可以了解一下什麼是半導體、半導體產業的特性,以及它的地位在近幾年逐漸變的重要的原因:

半導體是一種介於導體與絕緣體之間的物質,包括矽、鍺、砷等,可以藉由加入少許雜質(第三或第五族元素)來改變材料的電導係數,在設計元件上能更有效地運用半導體的特性。其中使用最廣泛的第一代半導體運用的材料就是矽,因其資源豐富相對容易取得,且矽氧化後的性能穩定,成為了半導體元件製作的第一選項。不過近年在 5G 的高頻高速和電動車的需求下,帶動了化合物半導體逐漸成為顯學,包括第二代的砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)到第三代的氮化鎵(GaN)及碳化矽(SiC)也都是目前市場上常提到的主流材料。

半導體生產是一個極其複雜的過程,包括電路設計、光罩、晶片製造、晶片封裝及測試等,需要較長的前置時間(lead time),從最初的研究到成品平均可能就要花三到五年的時間,加上科技產品日新月異與多元的功能下,廠商必須得做到更多的晶片差異化,這也讓過去第一代半導體廠逐漸從傳統的 IDM 垂直整合模式轉變成輕晶圓廠(Fablite)甚至是無晶圓廠(Fabless)的模式,使半導體的上下游分工愈加分明。 但第三代半導體的技術主要仍是由國際 IDM 大廠所把持,包括 Cree、意法半導體、英飛凌、羅姆半導體等,主要原因是第三代半導體不需要像一代廠投入大量的資本支出,因此純代工的需求相對較小。

而半導體被廣泛應用於各類電子產品上,包括家電、個人電腦、手機、汽車、資料中心、遊戲機等,甚至在醫療和軍用產品都需要用到半導體,在這個數位化的時代早已是不可或缺的資源,也是各國科技發展的關鍵技術。

我們可以將半導體產業細分為上游的 IP 及 IC 設計,中游的 IC 製造(晶圓代工)及半導體設備,以及下游的 IC 封裝及測試。

  1. 上游: 主要是先由工程師針對客戶需求來設計晶片的電路圖,包括晶片的規格制定、邏輯合成、平面配置、繞線等等,即所謂的 IC 設計,完成後的設計圖或程式碼就是「矽智財( Intellectual Property )」。由於產品週期縮短,加上 IC 設計複雜度增加,出現了專門做矽智財授權或是銷售 EDA 工具給 IC 設計業者的企業,即是 IP 設計,包括 ARM、Synopsys、Cadence 等公司。而 IC 設計公司( Design House )除了設計電路圖外,也包括晶片銷售,因此這些擁有自己晶片品牌的大廠也較被大眾所知,例如 Qualcomm、Broadcom、Nvidia、聯發科等。

  2. 中游: 在上游的 IC 設計公司完成設計圖後,會交給中游的代工廠進行代工製造,透過光罩將 IC 的電路設計圖複製到矽晶圓上,最後再經過加工處理於晶圓上做出電晶體的架構,而這就是晶圓代工,相關代工廠商包括台積電、聯電、三星電子、格羅方德、中芯國際等。由於代工製造的過程包括氧化、沉積、微影、光阻、蝕刻等步驟,各流程都需要有相應的設備和原材料才能夠進行,也形成了龐大的半導體設備市場,相關廠商包括 ASML、Applied Materials、威力科創等。

  3. 下游: 最後就是將代工廠完成的晶圓交給下游的封裝廠進行偵測、切割、打線接合、封膠和檢測,最後封裝好後就是我們所謂的積體電路( IC ),也就是晶片( chip ),相關封測廠商包括日月光、矽品、Amkor 等。

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三、半導體週期

了解完半導體產業的概況後,我們要知道是甚麼影響了半導體的週期變化,從過去來看,半導體週期可分為產品週期庫存週期兩種,以下我們以「半導體設備出貨金額年增率」作為參考指標:

  • 產品週期(約 10 年): 半導體週期的每個起點都是由下游的殺手級科技產品所帶動,例如 90 年代的個人電腦、2000 年代的手機和筆記型電腦、2010 年代的智慧型手機和平板電腦,和近幾年崛起的 5G 手機、AI 和電動車。每當新的科技應用崛起時,就會讓晶片的需求量出現躍升性的成長,而這帶動的將是約 10 年的半導體大週期,即產品週期。

  • 庫存週期(約 3-4 年): 在每個產品週期中也會伴隨著數個小的庫存循環,庫存循環主要是源自半導體上游產能與下游需求的產能和資訊不對稱,由於晶圓廠從擴廠到晶片量產通常需要 1 ~ 2 年以上的時間,當新的產品應用出現或景氣從谷底復甦時,短期的供給和庫存無法應付突然爆出的需求,造

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