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財經知識

量化投資的因子模型:從單因子到多因子選股邏輯

從CAPM單一貝他到Fama-French三因子、五因子,再到台股常見的價值、動能、獲利、品質因子,本文用制度規則與匿名化案例拆解多因子模型的計算邏輯與常見誤解。

投資策略

量化投資這個詞聽起來很硬,但拆開來看,核心其實就是一句話:「用可以被量化、可以被驗證的規則,取代憑感覺的選股。」而因子模型(Factor Model),就是這整套邏輯背後最重要的骨架。這篇文章想從最早的單因子模型開始,一路講到今天業界與學術界常用的多因子架構,並且用制度面的規則、匿名化的案例,幫大家把這個常常被講得很玄的概念,拆解成可以自己動手驗證的東西。

什麼是因子模型:先從「風險有沒有被定價」講起

在因子模型出現之前,投資學裡最早被廣泛使用的定價工具是資本資產定價模型(Capital Asset Pricing Model,CAPM)。這個模型的邏輯很單純:一檔股票或一個投資組合的預期報酬率,應該等於無風險利率,加上這個資產承擔的「系統性風險」所應該得到的補償。用公式表示:

Ra = Rf + βa × (Rm − Rf)

其中 Ra 是資產的預期報酬率,Rf 是無風險利率(台灣市場常用短期公債殖利率或定存利率作為代理變數),βa 是這個資產的貝他係數,Rm 是市場整體的預期報酬率,(Rm − Rf) 則稱為「市場風險溢酬」。

貝他係數(Beta)衡量的是一檔股票相對於大盤的波動敏感度。白話一點說:如果大盤漲跌 1%,某檔股票平均會跟著漲跌超過 1%,代表它的貝他大於 1,屬於波動較劇烈的族群;如果貝他小於 1,代表這檔股票對大盤變動的反應相對溫和。CAPM 的核心主張是:只要用這一個貝他值,就足以解釋一檔股票長期預期報酬率的高低——貝他越高,理論上要求的報酬率就該越高,因為投資人承擔了更多系統性風險。

這就是所謂的「單因子模型」:市場風險(也就是貝他)是唯一被拿來解釋報酬差異的因子。這個架構在學術上簡潔優雅,也長期是財務學教科書的標準教材,但問題是——後來的實證研究發現,光靠貝他,遠遠沒辦法解釋股票報酬率的所有差異。

從單因子到三因子:規模與價值被納入定價

1990 年代,尤金·法瑪(Eugene Fama)與肯尼斯·法蘭奇(Kenneth French)透過長期的美股實證資料發現,除了市場風險之外,還有兩個現象長期而穩定地存在:

第一,小型股(市值較小的公司)的長期平均報酬,往往高於大型股,即使把貝他值的差異考慮進去也是如此,這個現象被稱為「規模溢酬」(Size Premium)。

第二,帳面市值比(Book-to-Market Ratio,也就是股東權益淨值除以市值,可以理解為本淨比的倒數概念)較高的股票——也就是相對於帳面價值而言,市場價格較低的股票——長期平均報酬也高於帳面市值比較低的股票,這個現象被稱為「價值溢酬」(Value Premium)。

法瑪與法蘭奇因此在 1992 到 1993 年間提出了「三因子模型」,把市場風險、規模、價值這三個因子一起放進報酬率的解釋方程式:

Ri − Rf = αi + β1(Rm − Rf) + β2 × SMB + β3 × HML + εi

這裡的 SMB(Small Minus Big)代表小型股減去大型股投資組合的報酬差,用來捕捉規模因子;HML(High Minus Low)代表高帳面市值比減去低帳面市值比投資組合的報酬差,用來捕捉價值因子。εi 是無法被這三個因子解釋的殘差項,理論上應該趨近於雜訊。

三因子模型的重要意義在於:它把「主動選股是不是真的有本事」這件事,變成一個可以拆解檢驗的問題。如果一檔基金長期報酬看起來很亮眼,但用三因子模型回歸分析後發現,這個超額報酬其實大部分來自它持續持有小型股與價值股(也就是承擔了規模與價值這兩種系統性風險),而不是選股眼光真的比別人準,那麼這個「亮眼績效」的性質就完全不一樣了——它是承擔特定風險換來的補償,而不是無中生有的超額報酬(Alpha)。

五因子模型:加入獲利能力與投資水準

2014 年,法瑪與法蘭奇進一步把模型擴充成五因子模型,新增了兩個因子:

  • RMW(Robust Minus Weak):獲利能力因子,比較高獲利能力公司與低獲利能力公司的報酬差異。獲利能力通常以營業利益除以股東權益帳面價值來衡量。
  • CMA(Conservative Minus Aggressive):投資水準因子,比較資產成長保守的公司與資產快速擴張公司的報酬差異。

這兩個因子背後的邏輯,其實來自於股利折現模型的推導:在其他條件相同的情況下,獲利能力越強、資產擴張越保守(代表未來現金流不會被稀釋太多)的公司,理論上應該有更高的預期報酬率。五因子模型上路後,學界也做了大量後續研究,檢驗這五個因子在美股以外市場(包括台灣、日本、歐洲)是否同樣成立,結果因市場、因時間區間而有所差異——這也是因子投資領域至今仍在持續辯論的地方,沒有一個因子是「放諸四海皆準、任何時期都有效」的萬靈丹。

台股常見的因子分類:基本面、技術面、籌碼面

在學術上,因子模型多半聚焦在規模、價值、獲利、投資這幾個經過嚴謹統計檢定的因子;但在台灣的量化投資實務圈,因子的分類方式通常更貼近資料的來源,大致可以分成三大類:

因子類別 常見指標 資料頻率
基本面因子 本益比、股價淨值比、股東權益報酬率(ROE)、營收成長率 季度或月度(隨財報公告)
技術面因子 過去 N 個月報酬率(動能)、相對強弱指標、乖離率 日度
籌碼面因子 外資買賣超、投信買賣超、融資融券餘額變化、大戶持股比例 日度

其中,「動能因子」(Momentum)雖然不在法瑪與法蘭奇原始的三因子或五因子模型裡,但由於納拉辛漢與提特曼(Narasimhan Jegadeesh & Sheridan Titman)在 1993 年的研究發現「過去表現較好的股票,在接下來 3 到 12 個月傾向延續相對強勢」這個現象具有統計顯著性,動能因子後來也被廣泛納入實務界的多因子模型中,成為除了規模、價值之外最常被引用的第三支柱。

值得留意的是,動能因子和價值因子在邏輯方向上其實有點「打架」:價值因子傾向找「便宜」(相對於基本面而言,市場價格偏低)的股票,動能因子則傾向找「近期強勢延續」的股票,這兩者在單一時間點篩選出來的股票池經常是不同的族群,甚至有部分重疊度很低。這也是為什麼多因子模型的存在意義,並不是把所有因子的訊號做簡單加總,而是要理解每個因子背後代表的風險敘事是否彼此獨立、是否有互補效果。

多因子選股的運作機制:從單一排序到綜合評分

多因子選股模型最基本的操作邏輯,通常分成以下幾個步驟:

第一步:建立股票池。 通常會先用市值、成交量、上市年限等條件過濾掉流動性太差、資料不完整的標的,避免因子計算失真。

第二步:計算各因子的原始數值。 例如某一期間,對股票池內每一檔股票計算本益比、ROE、過去 6 個月報酬率等指標。

第三步:因子標準化(Standardization)。 因為不同因子的單位、量綱完全不同(本益比可能是個位數到三位數,ROE 是百分比),無法直接加總,通常會做 Z-score 標準化,也就是把每個因子的原始值,轉換成「距離該期間全體樣本平均值有幾個標準差」的相對位置,公式為:

Z = (X − 平均值) / 標準差

第四步:因子加權合成綜合分數。 依照事先設定的權重,把標準化後的各因子分數加總,得出一個綜合評分。例如某個簡化的三因子模型,可能給價值因子 40% 權重、獲利因子 30% 權重、動能因子 30% 權重,加總後由高到低排序。

第五步:建構投資組合並定期再平衡。 依照綜合評分排序,選出前面一定比例(例如前 10% 或前 20%)的股票組成投資組合,並且設定固定週期(例如每季或每半年)重新計算因子分數、調整持股名單,這個動作稱為「再平衡」(Rebalancing)。

這整套流程的重點在於「規則透明、可回測、可重複驗證」,而不是靠單一時間點的主觀判斷。這也是量化投資與傳統主觀選股在方法論上最本質的差異。

一個簡化的匿名化案例:型態說明而非操作建議

為了幫助理解,我們用一個完全匿名化、不對應任何真實個股的假設情境來說明因子模型「型態上」可能呈現的樣子。

假設有一個模擬股票池,其中「甲類股票」長期呈現本益比偏低(低於股票池平均值一個標準差以上)、股價淨值比也偏低的特徵,同時 ROE 維持在相對穩定的水準;「乙類股票」則呈現本益比偏高、股價淨值比偏高,但過去 12 個月股價報酬率明顯優於股票池平均值的特徵。

如果只用「價值因子」這一個維度篩選,模型會傾向選出甲類股票;如果只用「動能因子」篩選,模型則會傾向選出乙類股票。而在歷史資料的統計檢定中(例如上述提到的法瑪與法蘭奇及傑加迪希與提特曼的研究),這兩種型態的股票,在不同市場狀態、不同時間區間下,呈現出來的長期平均報酬與波動特性並不相同,且沒有一種型態在「所有」歷史區間都持續優於另一種。這正是為什麼多因子模型會傾向把價值與動能兩個因子「同時」納入考量,而不是二選一——當市場處於不同階段時,單一因子可能會經歷長達數年的失靈期,多因子的組合設計目的是分散「單一因子失靈」的風險,而不是保證每個時間點都能取得正報酬。

這個案例純粹是說明因子模型「篩選邏輯的型態」,並不是對應任何一檔真實股票,也不構成任何操作建議。

常見誤解一:因子有效等於「找到聖杯」

因子投資領域最常見的誤解,是把「某個因子在歷史回測中呈現統計上顯著的正報酬」,直接等同於「這個因子未來一定能穩定賺錢」。實際上,因子溢酬本質上仍然是一種風險溢酬——也就是說,投資人之所以能長期獲得比大盤更高的預期報酬,是因為承擔了對應的風險(例如小型股的流動性風險、價值股可能陷入基本面持續惡化的風險、動能股可能面臨反轉的風險)。這代表因子策略在特定期間出現顯著虧損或落後大盤,本身是策略設計上已經預期會發生的正常現象,而不是策略「壞掉」的訊號。

常見誤解二:因子越多越好

另一個常見誤解,是認為把因子數量無限疊加,選股準確度就會跟著提升。實務上,因子之間經常存在高度相關性(例如低本益比與高股利率因子高度重疊),疊加高度相關的因子並不會真正增加資訊量,反而可能造成「過度配適」(Overfitting)——也就是模型在歷史資料上表現得異常完美,但那份完美其實是把歷史雜訊也一併「記憶」進去,換到樣本外的未來資料時,績效大幅衰退。學術界在因子研究上會特別重視樣本外驗證(Out-of-Sample Testing)與統計顯著性檢定,就是為了降低這種「資料探勘偏誤」(Data Mining Bias)的風險。

常見誤解三:因子模型可以完全取代基本面理解

因子模型提供的是「篩選規則」,但規則背後對應的公司基本面狀況,仍然需要被理解。舉例來說,本益比偏低有可能代表股票相對於獲利被低估,但也有可能是市場預期該公司未來獲利將顯著衰退,因此用「目前」的獲利水準計算出來的本益比才會顯得偏低——這兩種情境在數字上可能長得很像,但代表的意義完全不同。這也是為什麼許多多因子模型會同時搭配獲利品質、財務體質相關的因子(例如負債比、營運現金流穩定度)做為輔助篩選條件,而不是單獨依賴單一比率型指標。

與台灣市場的連結:從指數編製到 ETF 實務

台灣市場近年來因子投資概念被大量運用在指數化投資商品上。舉例來說,台灣證券交易所與證券櫃檯買賣中心近年推出多檔 ESG 及高股息相關指數化商品,部分指數編製規則即採用「目標因子曝險法」,也就是先設定股利率、ESG 評等等因子門檻,再從符合條件的成分股中依照因子分數排序選股,這與前面介紹的多因子選股邏輯在方法論上是一致的,只是選用的因子組合(例如股利率因子)針對特定投資目標(例如穩定配息)做了客製化設計。

此外,台灣學術圈近年也累積不少針對台股市場的因子實證研究,部分研究會同時檢驗數十個財務報表相關的年頻率因子,以及數個與交易面相關的月頻率因子,並發現不同頻率的因子在「因子動能」(也就是過去表現與未來表現的相關性)現象上,呈現出不一致的方向性——這也提醒我們,源自美股市場的因子研究結論,套用到台股時仍需要用台股自己的歷史資料重新檢驗,不能直接假設完全適用。

投資人在挑選市面上標榜「因子投資」或「Smart Beta」的 ETF 商品時,也可以參考這個邏輯,先去查閱該指數編製機構公開揭露的選股規則說明書,理解該產品實際採用的因子定義、權重配置與再平衡頻率,而不是只看商品名稱或行銷文案。

重點回顧

  • 單因子模型(CAPM) 只用市場貝他一個變數解釋預期報酬,後續實證發現解釋力有限。
  • 三因子模型 在市場風險之外,加入規模因子(SMB)與價值因子(HML),把「主動選股績效」拆解為系統性風險補償與真正的選股能力兩部分。
  • 五因子模型 進一步納入獲利能力因子(RMW)與投資水準因子(CMA),但各因子在不同市場、不同期間的有效性仍持續受到學術檢驗,並非放諸四海皆準。
  • 台股實務常見因子 可分為基本面(本益比、ROE)、技術面(動能)、籌碼面(外資買賣超)三大類,動能因子與價值因子在選股邏輯上經常呈現互補而非重疊的關係。
  • 多因子選股流程 大致為:建立股票池 → 計算因子原始值 → 標準化 → 加權合成綜合分數 → 排序建構組合 → 定期再平衡。
  • 因子溢酬本質是風險溢酬,這代表任何因子策略都可能經歷長期落後大盤的階段,這是策略設計本身已經預期到的特性,而非策略失效的證明。
  • 因子數量並非越多越好,因子間的高度相關性可能導致過度配適;因子模型也無法完全取代對公司基本面的理解,兩者應該互為輔助而非互相替代。
  • 台灣市場的 ESG、高股息等指數化商品,部分也採用因子曝險的編製邏輯,投資人可透過查閱指數編製規則書,理解商品實際採用的因子定義與再平衡機制。