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台积电的先进制程“统治力”

来源:环球老虎财经
作者:王文光
发布时间:2024-06-24
摘要:台积电或在酝酿新一轮提价,涉及3nm、5nm及2nm先进制程工艺。实际上,台积电敢于做出如此举动的核心在于其掌控着先进制程“统治力”,在行业内具备较高的“话语权”。

一则关于台积电涨价的传闻搅动半导体市场。

近期,关于台积电将3nm先进制程工艺价格上调5%并可能对5nm、2nm予以涨价的消息传得沸沸扬扬。据悉,当前3nm代工需求量饱满,而5nm和2nm分别为台积电重要存量收入和新增收入来源。倘若三者后续皆实现“量价齐升”,可能将对公司业绩产生重大帮助。

那么,台积电为何敢于现在提价?事实上,半导体行业性需求回暖已有一段时间;而其高达六成的市场份额、远超同行研发投入带来的技术优势支撑其主动涨价的勇气。此外,台积电还拥有同时先进制程工艺及先进封装技术,这也使其得以在AI芯片较为景气的当下又一次占据先机。

回顾台积电的成长历程发现,公司开辟“代工厂”模式,为半导体行业打开了一扇新窗。而在逐步长大的过程中,台积电利用自身持续进步的技术并正确跟随具有“成长性”的重要客户,把握住了时代红利。如今,再度“入局”2nm先进制程工艺,或预示台积电新一轮的升级即将到来。

台积电曝涨价传闻

2024年的台积电气势如虹。

截至发稿,公司美股市值突破九千亿美元,折合人民币已达6.5万亿;6月单月涨幅已超15%,年内涨幅超40%。

放眼全球,仅有微软、英伟达、苹果、谷歌、亚马逊、Meta七家美股上市公司在市值上高于台积电。

在二级市场发挥亮眼之际,近日台积电麾下先进制程工艺涨价传闻四起。据6月17日台湾工商时报报道,台积电有意将3nm代工价格将上调5%,同时公司旗下5nm和2nm代工价格也有望上调。

值得注意的是,当前台积电生产的3nm代工景气度较高,排期已至2026年,不但早早取得苹果、英伟达等客户青睐,还在近期取得英特尔方面的新订单。

据悉,当前台积电已采用3nm工艺为英特尔量产Lunar Lake、Arrow Lake组件芯粒。而根据TechInsights研究显示,2024款iPad Pro 11英寸平板电脑所搭载的M4 SoC芯片由台积电第二代3nm工艺打造,同时苹果在2023年10月推出的M3芯片亦使用了台积电第一代3nm工艺。英伟达方面,该公司3月新推出Blackwell架构的核心——B100也已向台积电下单,此款芯片同样为3nm工艺生产。

此外,部分台积电客户可能预先提高了产品报价。据天风国际分析师郭明錤报告,高通将2024年下半年量产的SM8750较目前的SM8650报价提高25%到30%,至190到200美元区间。而高通的这一款新芯片,也是基于台积电3nm工艺所制作。

拆分2023年度台积电营收发现,公司3nm工艺占比仅6%,5nm工艺才是收入最大部分,占比33%,较排名第二的7nm工艺多出14个百分点。

至于2nm工艺,则为台积电推出的新先进制程。据悉,目前该工艺可能将在2024年四季度在位于新竹的宝山P1工厂举行试产,或在2025年二季度正式量产,涉及的合作客户包含苹果、英特尔、联发科、高通、超微半导体等。

经营层面,台积电5月销售额约71亿美元,同比增长30.1%,环比下降2.7%。1至5月份,公司实现收入328.39亿美元,同比大幅增长27.2%。

往后看,倘若由3nm带动5nm、2nm等代工业务进一步实现“量价齐升”,那么还能为台积电带来显著业绩新增量。

6月4日,台积电新任董事长魏哲家表示,台积电2024年将实现逐季增长,以美元计算的全年营收将上升20%到25%。

提价背后的“底气”

敢于涨价,意味着台积电也许已经感知到了“确定的需求”。

行业角度看,2024年4月全球半导体销售额同比上升15.8%,环比涨幅1.1%,至464.3亿美元,连续第6个月实现同比正增长。

WSTS预计,2024年全球半导体销售额将达6112亿美元,此数额较其前一次预测值上调228亿美元,同比增速进一步上修至16.0%;并且,该机构还认为2025年全球半导体销售额会继续同比增长12.5%至6874亿美元。

因此,当前半导体需求复苏正在途中。这一情形对代工价格形成支撑,或是造就台积电提价的原因之一。

另一方面,台积电自身拥有有力“议价权”。

从全球晶圆代工的份额来看,台积电于2023年第四季度占比61%,比第二位的三星足足高出了50个百分点。同时,据Gartner统计,台积电在7nm以下工艺拥有全球90%以上市场份额;而在质量端,公司7nm、5nm、3nm等先进制程工艺所展现的晶体管密度、良率等参数均领先同行。

进一步深究来看,台积电之所以能形成份额与品质优势,与其自身超高投入不无关联。

2023年,台积电研发费用为1823.7亿新台币,折合56.4亿美元,较上一年度上升近1.7亿美元;研发费用率8.4%,同比上升1.2个百分点。

对照全球主要半导体企业,台积电研发费用支出力度仅次于三星、英特尔,高于SK海力士、美光、德州仪器、英飞凌、意法半导体、恩智浦、日月光等一批知名公司。

再比较晶圆代工行业内部,台积电2023年研发费用高于联电、中芯国际、格罗方德、华虹半导体等一众同行总和。

值得一提的是,自2018年联电与格罗方德先后放弃7nm工艺研发,全球先进制程工艺的增量产能进一步集中到台积电手中。

Wind数据显示,2018年格罗方德总营收61.96亿美元,研发支出9.26亿美元,占营收比例接近15%,但亏损金额亦高达27亿美元。

在经济压力较大的事实面前,部分台积电“同行”可能无法长期支撑开发先进制程工艺所需耗费的较高投入,纷纷选择“转身离去”。因而,这也从另一角度对经营状况稳健的台积电形成“护城河”,减少局部竞争的同时也巩固了公司的份额优势。

未来,台积电的投入趋势可能还将维持。就2024而言,公司预计全年资本开支280-320亿美元,其中先进制程工艺占比7至8成,特色工艺占比一至二成、其余一成用于先进封装、测试及其他。

作为台积电的客户之一,英伟达CEO黄仁勋曾在多个公众场合发表“摩尔定律失效”的言论。假设该观点得以陆续被验证,那么这也意味着“后摩尔时代”的到来渐行渐近。

整理相关学术讨论后可以看到,除先进制程工艺外,“后摩尔时代”背景下先进封装也将成为满足AI海量算力需求的重要方法。

资料显示,台积电拥有FE 3D和BE 3D先进封装平台,在先进封装技术层面亦有CoWoS、InFO、SoIC等储备。

据了解,2024年台积电CoWoS产能大幅增长,到2024年四季度该部分月产能将大幅扩充到3.3万片至3.5万片。之前台积电董事长魏哲家也曾透露,公司计划2024年将CoWos产量增加一倍,并计划2025年进一步增加。

目前,台积电有持续发力先进封装领域的迹象。在2024年2月举办的国际固态电路会议中,公司宣布了一款基于3D封装基础再结合硅光子的全新封装技术,有助于高性能计算与AI芯片改善互联效果、降低功耗。

台积电董事长魏哲家6月4日描述道,目前市面上几乎所有AI芯片由台积电制造。梳理Trendforce与华泰证券统计数据发现,确有多款AI芯片由公司主导代工及封装。

其中,英伟达麾下GPU芯片H100/H800、A100/A800、A30分别采用公司4nm、7nm工艺,皆选取CoWoS技术封测;超微半导体GPU芯片——MI200、MI300、Redeon V分别采用公司6nm、5nm、7nm工艺,分别选取CoWoS与SoIC技术封测;而赛灵思FPGA芯片Versal与Virtex先后采用7nm和16nm工艺,也运用CoWoS进行封测。另外,谷歌TPU亦部分选用了台积电7至12nm工艺,并择取了其封测技术。

Gartner预测数据显示,2024年全球AI芯片市场规模为712.52亿美元,到2027年有望增长至1194亿美元。

综合来看,台积电完整具备先进制程工艺及先进封装技术,以至于其能够在AI芯片爆发之际得以“精准拿捏”客户需求端,再度巩固“议价权”。

“代工之王”的成长历程

台积电不是一天建起的。据了解,公司是“代工厂”这一商业模式创始者。

在此之前,半导体行业主要运用IDM模式,即业内公司需拥有设计、制造、封装和测试一体化流程能力,门槛较高;而台积电“入局”后,不但将聚焦半导体产业链一环的分工化运营方式日渐推广,并且也为其自身日后依靠晶圆代工“发家”打下了基础。

2000年,当大洋彼岸的美国“科技泡沫”日益高升之时,台积电仍算不上“大厂”。纵观该年度,半导体行业内营收前三的企业为英特尔、东芝、日本电气,彼时营收榜单前十中还能发现日立、英飞凌等“古老”的名字。

2023年,台积电超越英特尔和三星,成为全球营收最大半导体代工厂商。

纵观这23年历程,台积电“找准了”大客户,从而顺利把握了时代发展红利。

在2010年前,世界仍处“PC”时代;此时台积电工艺制程从0.18um演进至45nm,公司主要销售对象包含高通、摩托罗拉、飞利浦等。之后,无线通讯、消费类应用兴起,智能手机等产品逐渐走入日常生活,公司自2015年开始的主要销售对象列表中亦新增苹果公司。

当然,吸引客户前来本质上亦源于台积电制造技术提升。

回溯过往,台积电于2011年和2015年分别成功量产28nm和16nm芯片,制程技术超越英特尔;而在2018、2020年分别量产7nm、5nm芯片后,公司先进制程领先优势进一步被夯实。2022年下半年开始,台积电着手对3nm先进制程工艺实施量产。

而台积电持续进步的技术亦可从苹果手机产品的变迁中一窥究竟。

具体来看,2016年出品的iPhone7系列采用了台积电16nm+制程工艺,2017年iPhone8系列及iPhoneX采用了公司10nm制程工艺;2018年iPhone XR、iPhoneXS、iPhone11系列采用了公司7nm及7nm+先进制程工艺,2020年至2023年先后面世的iphone12、13、14ProMax、15Plus、15ProMax系列分别使用了公司5nm、4nm、3nm先进制程工艺。

如今,台积电已准备踏入2nm领域,这预示着公司新一轮先进制程工艺“升级”又开始了。

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