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5G和AI应用为台积电带来第二曲线

5G和AI应用为台积电带来第二曲线。

5G和AI应用为台积电带来第二曲线

文/师天浩 回首2019年 ， 台积电可谓几经波折 ， 在2019年1月28日 ， 台积电由于光刻胶污染 ， 导致大量晶圆报废 ， 损失了上万片12寸晶圆 ， 受影响的是作为主力营收的Fab 14B工厂的16/12nm工艺 。 经此噩耗 ， 台积电于2019年2月15日公布了该事件经评估后的影响 ， 并且宣布调降首季财测 。 根据当时台积电的表示 ， 光阻原料事件将影响（2019）全年收益 ， 并预计 ， 第一季度毛利率将介于41%至43%之间 ， 低于之前预测的43%至45% 。 同时 ， 台积电将营业利润率预期分别下调至29%至31% ， 而之前为31%至33% ， 一个多月内台积电竟然三次下调财务预收 。 台积电总裁魏哲家在2019年4月18 正式宣告确认 ， 由于“光刻胶”事件影响 ， 2019年首季是全年谷底 。 由于“光刻胶”事件的发生 ， 使台积电的营运一度陷入“阴霾之中” 。 不久前 ， 台积电发布的2019年Q4财报一扫之前的阴霾 ， 根据财报显示 ， 该季度台积电营收103.94亿美元 ， 同比增长9.5% ， 环比增长8.3%；净利润38.03亿美元 ， 同比增长16.1% ， 环比增长14.8% ， 高于营收的同比、环比增占率 。 在此前的三个季度 ， 台积电的营收分别为70.96亿美元、77.46亿美元和93.96亿美元 ， 算上四季度的103.94亿美元 ， 台积电在2019年全年的营收就达到了346.32亿美元 。 远超分析师的预期 。 从芯片制程收入看 ， 在第四季度 ， 台积电16nm及以下更先进制程工艺的收入占比最高 ， 占晶圆总收入的56% 。 其中 ， 7nm出货量占晶圆总收入的35% ， 16nm为20% ， 而10nm仅为1% 。 台积电之所以能在Q4获得这样的好成绩 ， 华为和苹果是当之无愧的功臣 ， 台积电副总裁兼CFO黄文德在电话会议上谈到 ， 台积电第四季度业务的增长得益于5G初步部署 ， 以及高端智能手机对高性能计算相关应用的强劲需求 ， 从而使台积电7nm工艺订单大幅度增长 。 从去年开始 ， 华为、三星、高通以及苹果都已开始逐步采用7nm工艺的旗舰芯片 。 其中 ， 前三者中高端级别的产品几乎都在开始尝试7nm工艺 ， 因此出货量很大 。 华为在今年（2020）就大幅增加了对台积电的订单 ， 而苹果的iPhone 11的降价热销也带动了 A13 处理器代工业务的增长 ， 这为台积电提供了一个绝佳的机会 。 在2019年7月 ， 台积电7nm产能就开始出现全线满载的情况 ， 7nm订单的纷至沓来使其7nm产能持续爆发 ， 直至2020年上半年也将同样供不应求 。 2019年11月20日 ， 连涨10周的台积电股价再创新高 ， 市值达到2627亿美元 ， 超越三星电子的2611亿美元 ， 成为亚洲最值钱高科技企业 ， 对比去年初的“窘迫” ， 台积电在2020年迎来一个好的开局 。 5G加速 ， 台积电度过危局 2018年6月5日 ， 张忠谋在股东会上正式卸下台积电董事长一职 ， 这是张忠谋第二次退休 。 自此台积电进入“后张忠谋”时代 ， 估计张忠谋也没有想到 ， 他一退休 ， 台积电就进入了一个非常时期 ， 2019年1月发生的“光刻胶”事件 ， 为后张忠谋时代的台积电蒙上了厚厚阴影 。 “光刻胶”事件的影响也直接反现在了2019年第一季度财报上 。 台积电在2019年4月10 日发表 2019 年3月及2019年第1季营收 。 根据资料显示 ， 2019年3月合并营收约为新台币 797.22亿元 ， 较2月增加30.9% ， 较2018年同期则是减少23.1% 。 累计 ， 2019年第1季营收约为2,187.4 亿元 ， 较2018年同期减少11.8% 。 由于台积电之前对2019年的半导体景气看法保守 ， 预估2019年不含存储器的半导体产业成长1% 。 至于晶圆代工方面则仅维持持平状态 ， 使得台积电预估2019年的营收成长仅微幅成长1%~3% 。 而根据当时的法人预期 ， 在时序逐渐走出首季淡季的情况下 ， 2019年的低点将落在2019 年首季 。 随着7奈米加强版量产 ， 使得7奈米产能利用率提高 ， 预计台积电的营收将逐季回温 。 在之后三个季度 ， 台积电的营收分别为77.46亿美元、93.96亿美元和103.94亿美元 ， 算上一季度的70.96亿美元 ， 台积电在2019年全年的营收就达到了346.32亿美元 。 2018年的四个季度 ， 台积电的营收分别为84.59亿美元、78.53亿美元、84.86亿美元和93.98亿美元 ， 全年的营收为341.96亿美元 ， 2019年的346.32亿美元较之是增加了4.36亿美元 ， 同比增长1.27% 。 同2018年的四个季度相比 ， 台积电2019年前两个季度的营收均有明显下滑 ， 全年的营收最终超过2018年 ， 还是得益于第三季度和第四季度的大幅提升 。 来自苹果、高通、华为的大量订单 ， 让台积电的7nm芯片出货量持续增长 ， 现在已经达到了35%之多 ， 几乎占下了全部出货量的三分之一 。 AMD甚至提前预定 ， 直接拿下了台积电7nm产能的20% ， 来保证自己处理器和显卡的生产 。 由此来看 ， 2019年台积电利润超出预期也是理所当然 。 尽管经常有人说智能手机的市场趋近饱和 ， 但根据IDC的预计 ， 由于目前5G需求日益增加 ， 2020年的手机市场出货量依然十分乐观 ， 有望突破14亿部 。 由于5G手机已开始使用台积电7nm的芯片 ， 正如台积电在财报中所说 ， “2020年将是高增长的一年” ， 现在来看 ， 趁着5G和7nm的东风 ， 台积电2020将会是一个利好之年 。 30年从无走到全球第一 在台积电创办以前 ， 世界的半导体工厂采取的都是单一的IDM模式 ， 即从芯片设计、生产、封装都是由厂商独立完成 ， 例如英特尔和三星等厂商都是这种模式 。 从美国回到台湾两年后创办台积电的张忠谋 ， 早年在德州仪器打拼 ， 一度做到该公司的第三号人物 ， 常年与当时顶尖半导体公司和资深大佬打交道的他 ， 具备着当时大多数国人所没有的国际视野 。 他认为在台湾地区经营这种传统的IDM模式终将比不过世界大厂 ， 考虑当时市场上尚没有专业做代工服务的公司 ， 张忠谋看到其中的机会 ， 随即将台积电定位成一家纯粹的晶圆代工公司 。 就这样全球第一家专业积体电路制造服务（晶圆代工foundry）企业——台湾集成电路制造公司（台积电）在1987年诞生了 ， 台积电诞生后直接导致整个行业向着垂直化、细分化变革 。 此后许多晶圆代工企业从“母体”中独立出来 ， 另外 ， 封装测试企业独立出来 ， 如日月光等 。 半导体正式由一体化演化为三个细分行业 ， 即芯片设计、晶圆代工、封装测试 。 台积电刚成立时面临的大环境并不乐观 ， 一方面是全球半导体市场低迷 ， 另一方面由于台积电刚刚起步在国际上没有名气 ， 加上当时许多大公司尚未接纳代工模式 ， 所以台积电最初的一年只靠着一些小订单勉强过活 。 在创办的第二年 ， 台积电就迎来了英特尔的共同创办人Andrew Grove ， 双方开始有意推进合作 。 不过在争取英特尔认证期间 ， 英特尔发现台积电的产品有266个缺陷 ， 双方合作一度陷入僵局 。 台积电的工程师们夜以继日的优化工艺 ， 最终还是通过了英特尔的认证 ， 为其做低端芯片代工 ， 打响了自己的名声 。 而台积电的第一个重要的单子 ， 则来自当今的芯片巨头高通 。 高通创始人欧文·雅各布斯是张忠谋在麻省理工的师弟 ， 当时欧文拿到了无线芯片的独家专利 ， 却没有资金和能力自己制造芯片 。 于是这对MIT的师兄弟一拍即合 ， 高通来设计 ， 台积电做制造 。 直到1998年 ， 台积电在0.18微米制程上才勉强追上IDM厂 。 在成本考虑下 ， 这些IDM大厂开始对台积电另眼相待 。 为了抢下IDM客户大订单 ， 台积电拟定“群山计划”：针对五家运用先进制程的IDM大厂 ， 设置专属技术计划来支持个别不同需求 。 2000年一个机会来临 ， 当时12寸晶圆厂成为建厂主流 ， 可这样一座工厂的造价高达25亿—30亿美金 ， 不仅中小型IDM业者负担不起 ， 大型IDM业者也常显得吃力 。 台积电的群山计划的优势开始显现 ， 逐渐获得德仪、意法半导体、摩托罗拉等巨头的青睐 ， 台积电赢得IDM芳心 。 通过台积电的不断努力 ， 据最新的全球晶圆代工市占率报告数据显示 ， 台积电以 52.7%的市占率继续成为晶圆代工厂老大 ， 三星排第二 ， 市占率为 17.8% ， 排在第三位的是格罗方德 。 此外 ， 中国大陆的中芯国际以 4.3%的市占率排在第五位 。 5G、AI应用与5nm、3nm 2020年1月16日 ， 在财报分析师电话会议上 ， 台积电CEO、副董事长魏哲家表示 ， 在2020年 ， 业界领先的7nm工艺和5nm的强劲需求 ， 将有力的支撑他们的业务发展 ， 移动、高性能计算机、物联网和汽车四大平台都有强劲的增长趋向 。 同已经量产近两年的7nm工艺不同 ， 台积电目前还未开始大规模生产5nm工艺的芯片 ， 但台积电在5nm方面已研发多年 ， 2019年就已开始试产 ， 魏哲家在此次会议上透露 ， 5nm量产进展顺利 ， 良率也已很好 ， 将在2020年上半年大规模量产 。 台积电CEO、副董事长魏哲家也谈到5nm工艺的量产事宜 。 魏哲家表示在2020年 ， 业界领先的7nm工艺和5nm的强劲需求 ， 将有力的支撑台积电的业务发展 ， 移动、高性能计算机、物联网和汽车四大平台都有强劲的增长趋向 。 5nm量产进展顺利 ， 良率也已很好 ， 将在上半年大规模量产 。 也就说 ， 2020年台积电不仅拥有7nm这张王牌 ， 5nm量产若如预期尘埃落定 ， 将会给台积电带来更多的利好 。 据魏哲家透露 ， 同7nm工艺相比 ， 5nm是完整的工艺节点跨越 ， 可使晶体管的密度在理论上提升80% ， 速度提升20% ， 他们预计在移动设备和高性能计算机的推动下 ， 5nm的产能在2020年下半年将有快速且平稳的增长 ， 预计能贡献台积电10%的营收 。 目前苹果与华为都是台积电的重要客户 。 全新的苹果芯片、旗舰级麒麟芯片等 ， 都将采用更为先进的台积电5nm工艺 。 此前有消息显示 ， 苹果A14芯片将使用台积电最新的5nm工艺 ， 同时苹果的订单将占台积电产能的三分之二 。 根据台积电的规划 ， 他们今年上半年就会量产5nm EUV工艺 ， 下半年产能会提升到7-8万片晶圆/月 ， 今年的产能主要是供给苹果和华为 。 台积电的3nm工艺今（2020）年也会启动建设 ， 预计将在2022年实现初期生产 。 但是3nm及未来2nm、甚至1nm工艺 ， 最大的问题不是技术研发 ， 即便攻克了技术难题 ， 这些新工艺最大的问题在于成本过高 ， 或许没人用得起 ， 为了解决工艺问题 ， 包括台积电在内的公司将会投入巨额资金研发 ， 目前来看 ， 建设一座3nm或者2nm级别的晶圆厂都是百亿美元起的 。 据SemiEngineering报道 ， IBS的测算显示 ， （包括芯片设计公司、晶圆代工厂）7nm芯片研发就花费了3亿美元的投资 ， 5nm工艺花费5.42亿美元 ， 3nm及2nm工艺还没数据 ， 但起步10亿美元将是一个关键的坎 。 除去高昂的研发费用 ， 等到3nm、2nm节点的时候 ， 对这类高端工艺有需求 ， 并且能够控制住成本的公司就没几家了 。 现在的5nm工艺就只有华为、苹果这样的大公司才用得起 ， 再往下发展 ， 还会有2nm和1nm ， 台积电曾表示如果乐观 ， 2024年将量产2nm工艺 ， 对于2nm工艺甚至是1nm工艺 ， 其实研发并不是最大的难题 ， 卖给谁？谁又愿意买？才是最大的问题 。 危机仍在 ， 周边强敌环伺 2019年5月 ， 美方将华为列入了实体名单 ， 受该禁令的影响 ， 不仅美国供应商无法向华为供货 ， 就连其他非美国厂商的技术或产品当中 ， 有超过25%的技术或材料源自美国 ， 都不能供给华为 。 即按照国际法规 ， 如果台积电某条生产线来源于美国的技术占比达到或超过25% ， 就要遵守美国的禁令了 。 根据台积电企业信息资深处长孙又文介绍 ， 目前台积电包含所有材料、EDA工具 ， 台积电从美国获得的技术含量并没有超过25%的比例 ， 并表示说离24.999%都有点远 ， 所以不用管这个规定 。 去年年底 ， 台积电突然宣布将终止与华为在14nm工艺制程方面的合作 ， 停下供应该工艺芯片产品的原因众说纷纭 ， 其中缘由或和美国的禁令有关 。 作为华为的主要合作伙伴 ， 台积电每年都在为华为代工大量的芯片 ， 例如去年的海思麒麟990系列就是台积电所代工 。 作为目前世界上规模最大 ， 技术也最为成熟的晶圆体代工厂 ， 台积电的实力毋庸置疑 ， 14nm芯片一旦被迫断供 ， 对于华为的影响将非常严重 。 而台积电发言人Elizabeth Sun在台湾新竹科技中心举办的台积电2019年技术研讨会上也曾表示 ， 美国对华为公司的出货不受美国限制华为设备的禁令影响 。 对于美国来说 ， 打压华为肯定不会就此罢休 ， 这是该国的一项“国策” ， 未来短期内放弃打压华为可能性非常小 。 而最近 ， 一条消息的流出 ， 让人感觉到美国打算再一次动手了 。 美国打算将之前限制美国技术比例的25%调整为10% ， 而在这当中 ， 台积电的14nm芯片将会受到波及 。 也就是说如果美国一旦实行新的策略 ， 那么华为14nm芯片也就会被断供 ， 这对于华为是个损失 ， 对台积电而言也是一种损害 ， 要知道 ， 华为占到台积电业务的8-11%左右的体量 ， 丢掉这些业务会让台积电收入下滑 。 况且 ， 台积电并不是全球唯一一家晶元代工厂 。 好消息是 ， 国内的中芯国际突然表示 ， 自己的14nm代工厂已经投入使用 ， 并且芯片的良品率已经达到了95% 。 中芯的这个成绩已经完全能够满足华为在14nm芯片方面的需求了 ， 所以华为在中芯手里下了14nm的订单 ， 而这些订单原本是台积电南京分厂的订单 。 经受美国的风波 ， 估计华为会有意识的将一些业务分一部分给其他晶元代工厂 。 可以看出 ， 台积电本以为稳稳到手的订单 ， "到嘴的鸭子飞了"被中芯劫走 ， 不知道台积电此时的心中作何感想 。 虽然不知道台积电怎么想 ， 但是中芯国际拿到了华为的大量订单 ， 对于未来的崛起发展想必有着相当大的好处 ， 一旦这些14nm芯片最终的表现良好 ， 未来中芯的发展空间也将会再一次提升 。 不但中芯抢走了台积电“到嘴的鸭子” ， 三星也在5nm、3nm、2nm威胁着台积电 。 虽然台积电在7nm节点取得了绝对优势 ， 在5nm也进展顺利 ， 获得了苹果A14等订单 。 三星并没有放松追赶的脚步 ， 计划到2030年前在半导体业务投资1160亿美元（约合8000亿元） ， 以增强在非内存芯片市场的实力 。 台积电创始人张忠谋曾对媒体表示 ， 台积电与三星的战争还没有结束 ， 台积电只是赢得了一两场战役 ， 可整个战争还没有赢 ， 目前台积电暂时占优 。 而为了更快实现制程迭代和产能拉升 ， 三星研发了专利版本GAA ， 即MBCFET(多桥道FET) 。 据三星介绍 ， GAA基于纳米线架构 ， 由于沟道更窄 ， 需要更多的堆栈 。 三星的MBCFET则采用纳米片架构 ， 由于沟道比纳米线宽 ， 可以实现每堆栈更大的电流 ， 让元件集成更加简单 。 通过可控的纳米片宽度 ， MBCFET可提供更加灵活的设计 。 而且MBCFET兼容FinFet ， 与FinFet使用同样的制作技术和设备 ， 有利于降低制程迁移的难度 ， 更快形成产能 。 据《韩国经济》杂志称 ， 三星已成功研发出首个基于GAAFET的3nm制程 ， 预计2022年开启量产 。 与7nm工艺相比 ， 3nm工艺可将核心面积减少45% ， 功耗降低50% ， 性能提升35% 。 按照三星的研发路线图 ， 在6nm LPP之后 ， 还有5nm LPE、4nm LPE两个节点 ， 随后进入3nm节点 ， 分为GAE(GAA Early)以及GAP(GAA Plus)两代 。 2019年5月 ， 三星的3nm GAE设计套件0.1版本已经就绪 ， 三星预计该技术将在下一代手机、网络、自动驾驶、人工智能及物联网等设备中使用 。 而台积电目前并没有公布其3nm工艺技术是否会坚持FinFET还是跟三星一样换用GAA晶体管 ， 台积电只表示已经找到了3nm技术路线 ， 目前研发进展顺利 。 按照之前的计划 ， 台积电将在2020年正式启动3nm晶圆厂的建设 ， 此前的土地申请、环评等工作已经完成 ， 整个建设计划投资高达195亿美元 。 据台积电首席执行官CC Wei曾表示 ， 台积电在3nm节点技术开发进展顺利 ， 已经与早期客户进行接触 。 台积电投资6000亿新台币（约合1380亿元）的3nm宝山厂也于2019年通过了用地申请 ， 预计2020年动工 ， 2022年量产 ， 如无意外 ， 3nm芯片将在2022年到来 ， 对半导体产业链提出新的挑战 。 虽然上有三星虎视眈眈 ， 下有中芯你争我夺 ， 但台积电对2020年全年成长信心十足 ， 总裁魏哲家预计 ， 今年全球晶圆代工产值成长17% ， 台积电受惠5G和AI驱动 ， 7nm、5nm等先进制程需求强劲 ， 有信心今年营运优于产业平均 。 魏哲家表示 ， 台积电四大技术平台：智能手机、高效能运算、车用电子和物联网 ， 今年都会强劲成长 ， 其中以智能手机、高效能运算相关芯片动能最强 ， 增幅均逾二成；车用电子和物联网芯片增幅也达15% 。 他还认为 ， 全球5G基础建设动能日益强劲 ， 预估今年5G手机渗透率可达15% ， 但拉升速度将比4G快 。 根据IDC预计 ， 由于目前5G需求日益增加 ， 2020年的手机市场出货量依然十分乐观 ， 有望突破14亿部 ， 而这些手机将大量使用台积电7nm的芯片；5nm芯片上台积电也占据了一定的先发优势 。 目前5G和7nm、5nm势头正劲 ， 至少在可预见的时间里 ， 台积电的日子还会如往常一样过得很滋润 。 ​


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