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

濾波器種類	特色
表面聲波濾波器	價格便宜，佔有率45％最高
陶瓷濾波器	可作為通訊產品的第二IF濾波器，提供基頻IC良好的聲音訊號，廣泛用於手機、無線電話、呼叫器等產品上。佔有率35％
晶片型積層型LC濾波器	用來開發低厚度、小型、質輕的產品，具有易於量產、壓低售價的條件，適合作行動通訊產品的LPF濾波器。
誘電體濾波器	體積不易縮小為其缺點，未來將轉朝衛星定位系統等對體積大小要求較低的通訊產品市場發展。

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

產品標準	發送頻道	接收頻道	頻寬	模式
CT1	914--915MHz	859—960 MHz	1 MHz	Analog
CT1+	885—887 MHz	930--932 MHz	2 MHz	Analog
CT2	864—868 MHz		4 MHz	Digital
CT ISM	902—928 MHz		26 MHz	Analog/Digital
DECT	1880—1900 MHz		20 MHz	Digital
PHS	1895—1918 MHz		23 MHz	Digital

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

區域	1996	1997	1998	1999
北美	33,325	36,700	39,700	42,350
拉丁美洲	1,650	2,100	2,650	3,250
西歐	5,400	6,600	8,000	9,700
亞太地區	46,000	54,300	62,300	70,750
其他	1,950	2,760	3,600	4,800
全球合計	88,325	102,460	116,250	130,850

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

規模	廠商	現況
第一級	富士通、西門子(Infineon)、村田製作所、松下、東芝	零組件大廠，產品種類高達數百種，SAW僅是其眾多產品之一
第二級	東洋通信機、日本電波、大真空、金石、東京電波、Sawtek、RFMD	規模相對較小，產品約百種，以石英元件廠商為主，Sawtek為專業SAW廠商，RFMD以RF Module為主
第三級	台灣嘉碩、台灣晶技、漢昌科技、希華	新進入者，初期產品種類僅數十種，多以OEM為主，由封裝切入

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。