台灣SAW Filter無線通訊關鍵零組件產業概況

研究員：陳立偉

根據資策會MIC的資料， 1999年全球行動電話出貨量為2.8億支，台灣的產量約220萬支，占全球市場的0.8%，2000年則達3.7億支和1,100萬支，分別成長約35%和400%，全球市占率達2.9%，而在2002年，全球行動電話的市場將達7.8億支的規模，而台灣行動電話的產量將達5,880萬支，占全球市場的7.5%。Nokia更樂觀估計，到2002年全球行動電話出貨量甚至可達10億支，遠遠超過PC一年1.3億台的出貨量。由於GSM、CDMA等行動電話市場的蓬勃發展，我國的明?、大霸、致福等業者1999年下半年起開始承接國際大廠的ODM/OEM訂單，更吸引包括華冠、華碩、廣達、仁寶等重量級廠商陸續加入手機製造。

2000年無疑是台灣通訊產業起飛的一年，除了行動電話外，微波通訊、衛星通訊等也將是下一波成長的重心。根據資策會的預估，我國1999年無線終端產業(主要為行動電話)的成長率為53%，2000年快速成長為116%，2001年則持續維持約118%的高成長率，遠超過其它產業，隨著通訊終端產品的快速發展，相關的通訊零組件也將是台灣下一波發展的重點。在手機的關鍵零組件中，SAW Filter是目前供貨十分吃緊的零組件，近期國內也有多家業者積極介入，我們將針對表面聲波率濾波器(SAW Filter)的市場與發展趨勢加以剖析。　

一、SAW Filter(Surface Acoustic Wave)的運作原理

表面聲波濾波器(SAW Filter)是運用基板(Substrate)表面壓電震動的特性來傳送電磁波，其傳送機械波的原理與地震由地表釋放能量的原理近似。

SAW Filter僅運用基板表面1%的厚度來傳送能量，與石英晶體使用整塊基板厚度來傳送體波的方式不同。SAW Filter的運作原理乃是將輸入的能量，由原本的電磁波(electromagnetic)轉換為表面的機械波(Mechanical)傳遞，輸出後還原為原本的電磁波。

由於SAW 的震動的表面厚度極薄，所產生的頻率遠高於石英元件的頻率。　

二、SAW Filter的功能與分類

SAW Filter的主要功能乃是選擇需要的頻率，並過濾掉頻率區間以外的聲波及雜訊，它比傳統的LC濾波器安裝更簡單、體積更小。

SAW Filter為高頻濾波器之最佳選擇

由於SAW Filter類似半導體製程，具有大量生產與面積小(Die Size)的優勢，價格合理且效果穩定，已成為高頻濾波器中的最重要產品，廣泛使用在無線通訊的射頻(RF)及中頻(IF)電路上。

表一為高頻濾波器的四大類產品，其中SAW Filter佔使用量的45%，主要用於RF的接收端(Receiver)與IF中，而陶瓷濾波器則普遍用於IF與基頻中，至於由電容與電感等被動元件所組成的晶片型積層型LC濾波器(LC Filter)則多用於RF發射端的LPF(Low Pass Filter)上，至於誘電體濾波器則因產品小型化不易，使用比率逐漸降低。整體而言，SAW Filter因具有成本與品質上的優勢，使用比率正逐步提高，已成為無線通訊中RF與第一IF的最佳選擇。

表一：高頻濾波器產品

資料來源：寶來證券整理

SAW Filter使用的Wafer的壓電基板(Substrate)材質以LiNbO₃、LiTaO₃與Quartz(SiO₂)等二六族的基板為主。由於材料特性的不同，所能產生的頻率也不同。一般而言，依頻率高低排列，以LiTaO₃所能產生的頻率最高，LiNbO₃次之，石英較低。高頻SAW Filter以LiNbO₃、LiTaO₃兩種基板為主，因此，RF的SAW Filter以LiNbO₃、LiTaO₃使用較多。而石英則適合中頻元件，主要用來做IF。

儘管LiNbO₃、LiTaO₃都適合高頻RF，但兩者間因材質不同在高頻應用上，仍有相對優劣之處。由於LiNbO₃的SAW Filter的插入損失(Insertion loss)較小，適合製作高頻中頻率相對較低的SAW Filter，至於較高頻的Filter因其對於溫度穩定的要求較高，因此，以LiTaO₃為基板的Filter較合適，在高頻中的表現相對較LiNbO₃為佳。

綜而言之，就目前SAW Filter產業而言，以LiNbO₃、LiTaO₃使用的比例較高，而石英則相對較少。其中尤以LiTaO₃缺貨的情形最為嚴重。　

三、SAW Filter的製造流程

SAW的製造流程與Si半導體類似，可分成設計、光罩、晶圓製造、封裝與測試。SAW在Wafer的面積大小方面，目前僅有3吋及4吋兩種尺寸，以4吋為產業主流。就製程而言，一般的SAW Filter僅需2—3層光罩，比半導體20--30層MASK簡單許多。

SAW的製造流程可細分成下列步驟：壓電基板® 電極膜® 光阻塗佈® 黃光微影® 蝕刻® 切割® 打線® 封裝® 測試，其中從電極膜® 蝕刻的步驟需重複2—3道光罩(Mask)。從製造到封裝測試整個製程的Cycle Time僅約1週。

SAW Filter依不同產品規格，一片4吋Wafer所能切割的顆數差異甚大，一般而言4吋的Gross Die約有1000多顆，也有高達3000多顆的設計。

封裝的陶瓷基板佔材料成本高達30%，由於封裝主要掌握在日本Kyocera等少數廠商手中，雖然已有業者試圖採用塑膠封裝來替代，但由於目前技術仍未成熟，短期之內，仍以陶瓷基板為封裝的主要材料。

由於SAW Filter必須從產品的設計開始，便與無線通訊產品的系統廠商配合，因此，對於新進入的台灣廠商而言，從設計、製造、封裝到測試中，以封裝與測試切入的難度較低，至於在製造方面則先以OEM開始，再逐步進到ODM的領域。

四、SAW Filter的主要應用領域

表面聲波濾波器(SAW Filter)廣泛應用在各種無線通訊系統、電視機、錄放影機及全球衛星定位系統接收器上。面對日益普及的個人通訊市場，各種無線通訊需求快速發展，產品需求朝向高功能化、多樣化、體積小、價格低廉方面發展，SAW濾波器以其優異之特性成為無線通訊中不可或缺之關鍵元件。

無論是行動電話、無線電話、呼叫器、衛星通訊、Set-top box、 LMDS、WLL都會用到多顆的SAW Filter，以下將針對幾項重要的應用領域加以說明。

一台行動電話一般要使用3顆以上的SAW Filter，以圖一的雙頻手機(GSM900/1800)為例，訊號自天線接收進來後，在RF端分成GSM900與1800兩種頻率，訊號通過SAW Filter過濾後，再通過LNA(Low Noise Amplifier)加以放大，因此，雙頻手機在RF部分要用到2顆SAW Filter，至於在IF部分則需要1顆SAW Filter，合計射頻與中頻需用3顆表面聲波濾波器。

同理，假使是3頻手機則需要用到4顆SAW Filter。近年來手機多頻、多模化蔚為風潮，因此平均每支GSM行動電話的SAW Filter 需求量最少要3顆。

而CDMA手機假使是雙模或雙頻，理論上雖僅需用到3顆的SAW Filter，但由於CDMA在Components的簡化進度較GSM為慢，因此，對於相關SAW的需求與使用量較GSM略高，目前的CDMA的SAW元件的需求量多在5顆以上。

以今年全球手機出貨量可達4.5億支推估，以平均一支行動電話使用3—5顆SAW Filter推估，預估2000年全球手機用的SAW Filter的需求量約15--20億顆。　

除行動電話外，DECT等無線電話也是SAW Filter的重要領域。全球無線電話系統中，目前以DECT與PHS的成長性最強。

有關歐洲的第二代DECT無線電話，已有廠商提出DECT與GSM結合的雙模無線電話，這種無線電話平時可作為GSM手機之用，回到家中則使用家中的電話線路，成為DECT無線電話。第二代DECT無線電話使用頻率為1880—1900MHz，頻寬為20MHz。

一般而言，無線電話的RF與IF將各使用一顆SAW Filter，每台無線電話將使用到2顆以上的SAW Filter。

表二、各種無線電話系統的頻率

資料來源：EPCOS Homepage。

全球一年汽車銷售數量約4500萬輛，其中約有20%的汽車使用無線遙控裝置(Keyless entry)。過去汽車遙控器的無線訊號以紅外線(IR)來傳輸，但由於IR有發射角度的限制，隨著RF技術的突破，目前已由RF來取代IR。

就以歐盟為例，歐盟為汽車遙控需求預留的ISM頻道(中心頻率為433.05-- 434.79 MHz ，頻寬1.74MHz)。在設計上，汽車遙控系統的RF與IF各需一顆SAW濾波器。

目前汽車遙控的IF有500kHz與10.7MHz兩種頻率，一般500kHz多用LPF(low pass filter為LC電路構成的濾波器)，至於主流的10.7MHz，則會用到一顆Resonant SAW Filter。

預估未來新款的汽車將有40—50%會使用此一系統，每年的商機高達2000—2500萬輛汽車使用，一年對SAW Filter的需求可達將近5000萬顆。

SAW filter早期是使用在於電視與錄影機等家電產品中，由於家電產品在設計上必須滿足不同國家的不同頻道標準，因此家電產品勢必要提供多標準選擇(multistandard selection)。

由於SAW Filter在家電製品中的使用歷史悠久，儘管IF部分必須設置兩顆的SAW濾波器，目前多數廠商已將兩顆SAW Filter封裝在一起，可節省元件體積與成本，這種技術已普遍用於家電產品中，這便是所謂的Switchable SAW Filter 。

1996年全球有1億個呼叫器用戶，2001年預估可達2.2億個用戶。北美、大陸、日本、韓國、台灣就佔了全球市場的80%。呼叫器具有使用簡易、價格低廉(與行動電話相比)、省電(一顆電池可用2--3個月)、接收成功率高(收訊功率低，即使在地底下仍能接收)等特性，因此，儘管手機市場快速擴張，但呼叫器市場每年仍有10—20%的成長率，尤其是在所得較低的國家呼叫器的需求仍強。

表三、呼叫器用戶數 單位：千台

資料來源：華矽Home Page

Paging的應用不僅只於呼叫器，像是傳訊王、神乎其技等產品的資料傳輸也可運用到Paging無線傳輸的技術。因此，呼叫器以不同面貌(指手錶、筆、計算機等)、多重功能(增加傳真、電子郵件與影像資料傳輸)的型態出現，將可增加Paging技術的發展縱深，2-way paging、voice paging、internet paging、衛星paging等新產品趨勢將使呼叫器的功能更強，對於SAW Filter的需求也將隨之提高。

原先呼叫器的POCSAG傳輸協定的傳輸頻率為2400 bit/sec，新協定FLEX、ERMES的data rates則提高為6400 bit/sec。目前Paging的頻率範圍為25—950MHz，其中150—280MHz的VHF頻率在亞洲較受歡迎，而900MHz的頻率則用於北美與南美。適用於VHF的RF的SAW Filter的中心頻率為282MHz，IF則為10.7MHz。UHF Pager的RF Filter的頻率則有901.5MHz、940.5MHz與930MHz三種。一般而言，Paging需要2顆以上的SAW Filter。　

五、SAW Filter的市場規模

根據日本中日社的預測，全球行動通訊終端產品用高頻濾波器市場規模，在98年時約10.1億顆、總產值1,217億日圓，預估到2003年時可成長到26.3億顆、2,900億日圓。全球行動通訊的高頻濾波器中以SAW Filter為主要產品，佔有率將近一半，此一比例仍持續上升。

以2000年全球4.5億支手機的出貨量預估，光是手機用的SAW Filter的需求量將高達15--20億顆。除手機外，無線電話、遙控器、纜線數據機等無線產品都需用到SAW Filter，預計在非手機產品方面2000年的SAW Filter的需求量也有將近5--10億顆，因此，全球的SAW Filter的需求量預估將高達20—30億顆。　

六、全球SAW Filter的競爭態勢

目前全球SAW Filter的前五大供應商為德國的EPCOS(西門子與富士通合資)、松下、村田製作所、東芝與東洋通信機，前5大廠商的市佔率就高達80%以上。

由於無線通訊與行動通訊的SAW Filter供不應求，吸引了包括日本的石英元件大廠如日本電波、大真空、金石與東京電波等廠商切入。至於在美國方面，則有Sawtek與RFMD等廠商切入。

表三、SAW Filter產業概況

資料來源：寶來證券整理

儘管有意投入SAW Filter者眾，但目前仍以日本零組件大廠主宰此一市場，第一級廠商包含富士通、西門子(Infineon)、村田製作所、松下與東芝，而德國西門子則是與日本富士通合資成立EPCOS公司，目前是SAW Filter的最大供應商，EPCOS日前推出全球最小的2mm*2mm的SAW Filter。

至於像東洋通信機、日本電波、大真空、金石與東京電波等石英元件廠商則是因產品技術有相關性，而從石英震盪器切入此一市場。相較於前幾大廠的規模與部門眾多，這些廠商的產品種類相對較不齊備。

美國Sawtek是少數的專業SAW Filter製造商，在這個領域耕耘已久，Sawtek過去以中頻(IF)的SAW Filter為產品主力。在手機的架構中，由於Baseband將會整合IF的產業技術趨勢，因此，原先專攻基頻的Sawtek從IF跨入RF領域，使得Sawtek加強在RF高頻方面的產品努力。近期該公司已推出適用於LMDS、GSM等產品上的RF、IF產品，目前採用的廠商仍以2nd tier廠商為主。另一家美國RFMD專攻RF module領域，主力產品為PA、MMIC等以GaAs化合物半導體製造的射頻元件，也從Resonant SAW Filter跨入RF SAW Filter領域。

就產品價格而言，由於SAW產品的規格高達數百種，因此價格差異頗大，一般而言，手機中的IF的價格約在1.2—1.5美元/顆，至於RF則低於1美元/顆。

由於SAW Filter的技術難度較高，因此，台灣廠商初期多數都先替國際大廠從事SAW Filter的後段封裝與測試，製造與產品設計將是業者下一波努力的方向。台灣嘉碩定位為SAW Device專業製造商，是國內唯一具備設計、製造、封裝、測試等製造能力的廠商，與國內其他石英元件廠商的發展策略不同。由於SAW Filter在封裝上與傳統石英晶體有類似之處，因此，多數以生產石英起家的廠商都選擇從封裝、測試端切入SAW Filter領域。

台灣嘉碩於1999年底開始量產SAW Filter，另有石英元件業者泰電、台灣晶技、希華與漢昌科技等廠商有意進入SAW Filter領域，就進度而言，以台灣嘉碩的進度最快，目前已替國外廠商代工，而台灣晶技也將在下半年切入封裝測試，至於希華則透過購併日本明電社，以掌握相關技術，以生產石英晶棒為主的漢昌科技也將進入。

由於SAW產品供貨吃緊，目前國外大廠的SAW Filter毛利高達50％，儘管台灣投入SAW Filter產業時間過短，初期在產品技術與量產規模上仍與日本廠商有所差距，但隨著規模經濟效果的逐漸發酵，以台灣在製造成本上較日本廠商具有優勢，配合國內手機組裝產業正急速成長的條件，2001年台灣將有機會拿下全球SAW Filter約3—5%的市場佔有率。　

七、台灣SAW Filter廠商概況

一、台灣嘉碩

台灣嘉碩科技成立於1997年底，主力產品為表面聲波濾波器（SAW Filter）與表面聲波共振器（SAW Resonator）等頻率控制元件，台灣嘉碩於1999年下半年開始量產SAW Device，為台灣首家生產SAW元件的廠商。

台灣嘉碩的技術團隊出自台灣Motorola，現有員工70多人。現有股本3億元(5/20辦完1億元現金增資，每股溢價30元，現增後的最新股本)，明?持股10%為最大的法人股東，其餘包含中盈、中租、和業等法人股東合計持股17%，預計將在2002年上櫃。

台灣嘉碩的主要產品為2GHz以下的RF、IF頻段的表面聲波濾波器與共振器，可廣泛應用於數位無線電話、呼叫器、行動電話、纜線數據機及廣域網路等相關產品。目前台灣嘉碩SAW Filter與SAW Resonator的出貨比例約8比2。

台灣嘉碩的客戶目前以OEM為主，自有品牌比例較低。OEM客戶主要來自歐美廠商，約佔出貨量的60—70%，另外30%則以TST的自有品牌銷售，目前也正在接洽ODM的訂單。

現有月產能約數千片(折合4吋)，2000坪新廠將以現增募集的3億元擴充產能，下半年產能將可增加數倍。　

由於台灣嘉碩去年下半年才開始進入量產，因此1999年營收1000多萬元，虧損金額約2,000多萬元。隨著產能開出，2000年營收將可大幅提高，全年營收將可達1億元以上，獲利則以損益兩平為目標。　

二、希華晶體

希華為國內第一家上櫃的石英元件業者，該公司股本僅3.79億元，目前的主力產品為石英晶體、石英濾波器與石英震盪器三大類，其中石英晶體的附加價值較低，因此，毛利率約在18%左右，而石英濾波器與石英震盪器的毛利則超過40%。

2000年就營收比重區分，石英晶體佔43.8%，產品的平均毛利率約20%，石英濾波器佔營收比重30%，毛利約40%，石英震盪器佔營收比重22.7%，平均毛利高達45%。

希華在台灣與大陸東莞都有生產基地，目前中低階的石英晶體與石英濾波器都在大陸廠生產，而較高階的產品，如SMD型產品則仍留在台灣生產。由於石英震盪器的層次較高，在可預見的未來將全部在台灣製造。

希華於2000/3/30日購併日本米澤水晶工廠與明電通信株式會社100%股權，以取得該公司在SAW Filter的技術。日本明電社的主要產品為各類石英晶體、TCXO石英震盪器、表面聲波濾波器，而米澤水晶工廠則為日本最佳的人工水晶長晶工廠。明電社雖並未量產SAW Filter，但具有SAW Filter的技術與研發設備，對於未來希華切入此一市場將可提供相當大的助益。希華將先研發SAW Filter關鍵技術，待市場較為成熟後，再進入SAW Filter的量產，因此，此一產品對業績要有所貢獻將要等到2001年之後。

我們預估希華2000年營收為7.5億元，較1999年營收成長65.6%，毛利率為32.5%，營業利益率為22%，營業利益1.65億元，稅前淨利1.81億元，稅後淨利1.52億元，EPS為4.01元。　

三、台灣晶技

台灣晶技(TXC) 現有股本7.56億元，股權結構為鴻海持有10%，光華投資8.6%，其他董監持股13.4%，公司經營團隊20%，員工18%，流通在外30%。

台灣晶技的主要產品可分成石英晶體(Quartz Crystal)與石英震盪器(Quartz Oscillator)，目前為台灣第一大的石英晶體、震盪器供應商。資訊廠商中包含NB前五大客戶、M/B前幾大與PC周邊廠商都是該公司的客戶。隨著台灣通訊產業的發展，STB、Mobile Phone將是TXC未來業務拓展的重點，目前STB的GI與兆赫，以及電話的大霸、明?、東訊、致福與華冠都是台灣晶技的客戶。

石英元件目前有插件式與SMD式兩大類，1999年DIP式佔公司營收比重的70%，而SMD則佔30%。2000年將把SMD比重提昇至60%，而DIP型則降為40%。

為配合客戶移往大陸的需求，TXC在大陸寧波設廠，生產較低階的DIP產品。DIP現有月產能為1200萬顆(其中北投廠有200萬顆，大陸寧波廠200萬顆，另外800萬顆外包給大陸的協力廠。)SMD目前在桃園廠生產，月產能300萬顆，2Q00將增至500萬顆，到年底則可擴增至800萬顆。

台灣晶技於3月份正式發表SAW Filter產品，進入此一新產品領域。目前已開發出手機用的中頻(400MHz)與高頻(900MHz)的產品，同時1GHz以上的產品也已開發出來。目前正由Motorola等國際大廠認證中，初期可能將先替歐、美的國際大廠從事SAW Filter的後段封裝與測試。預計3Q00將可少量出貨，到年底SAW的出貨量將可明顯增加。6月份月產能可達120萬顆，年底的月產能則可達240萬顆。

2000年預估營收為18.9億元，稅後淨利為2.91億元，EPS為3.8元。　

四、漢昌科技

漢昌科技是台灣第一家切入石英晶體原材料開發的廠商，原有股本3億元，目前正辦理1.5億元現金增資，增資後股本為4.5億元。預計將於9月以後上櫃。

漢昌第一批石英晶棒已於2000/6/7日試產成功，目前漢昌南科廠已完成10座長晶爐的安裝與試產，並且開始量產光學級及通訊用大型單晶石英材料，預定在2000年底前再增設10座長晶爐，每年預計可供應單晶石英材料20公噸，到2002年長晶爐總數將達50座，總長晶爐生產容量將達152立方公尺，可望超越日本最大長晶廠日本電波，成為全球第一大長晶廠。

由於漢昌的石英棒售價比日本便宜30％，未來將對日本石英材料供應商構成威脅，漢昌的願景是在2002年成為全球前3大單晶石英材料生產廠商，2003年成為全球最大光學石英元件生產廠商，2005年成為全球最大的非矽晶材料生產廠商。

除了原材料開發外，漢昌也將切入元件開發，將從2000年第二季開始，每月供應台灣市場光學級石英「光學低通濾波晶片」（OLPG）達50萬組，佔台灣市場85﹪以上，取代日本成為全台之冠。也以開發成功可運用於數位相機的低通濾波晶片(Low Pass Filter)。

此外，漢昌也將於第四季以成立轉投資公司的方式，切入SAW Filter的領域，將先從SAW Filter後段的封裝與測試著手。　

由於國內製造 SAW Filter相關元件的廠商在全球市場佔有率的比例非常低，隨著台灣通訊下游組裝的起飛，如何掌握上游關鍵零組件已是台灣通訊產品製造業者的當務之急。

台灣SAW Filter業者因為是產業的新進入者，廠商初期先以爭取國外廠商的OEM夥伴為發展策略較為容易，至於在產業的價值鏈中，則以封裝、測試為先，逐漸切入製造與設計領域。此外，就產品而言，則以中低頻元件，例如中頻(IF)切入較易，伺機再切入RF高頻元件。

台灣通訊產業的起步，加上全球SAW Filter供貨吃緊，提供台灣SAW Filter產業絕佳的發展機會，我們樂觀預期2001年台灣將有機會搶下3—5%的市場，到2003年則有機會挑戰10%的市場佔有率。