回首2019年,臺積電可謂幾經(jīng)波折,在2019年1月28日,臺積電由于光刻膠污染,導致大量晶圓報廢,損失了上萬片12寸晶圓,受影響的是作為主力營收的Fab 14B工廠的16/12nm工藝。經(jīng)此噩耗,臺積電于2019年2月15日公布了該事件經(jīng)評估后的影響,并且宣布調(diào)降首季財測。
根據(jù)當時臺積電的表示,光阻原料事件將影響(2019)全年收益,并預計,第一季度毛利率將介于41%至43%之間,低于之前預測的43%至45%。同時,臺積電將營業(yè)利潤率預期分別下調(diào)至29%至31%,而之前為31%至33%,一個多月內(nèi)臺積電竟然三次下調(diào)財務預收。
臺積電總裁魏哲家在2019年4月18 正式宣告確認,由于“光刻膠”事件影響,2019年首季是全年谷底。
由于“光刻膠”事件的發(fā)生,使臺積電的營運一度陷入“陰霾之中”。不久前,臺積電發(fā)布的2019年Q4財報一掃之前的陰霾,根據(jù)財報顯示,該季度臺積電營收103.94億美元,同比增長9.5%,環(huán)比增長8.3%;凈利潤38.03億美元,同比增長16.1%,環(huán)比增長14.8%,高于營收的同比、環(huán)比增占率。
在此前的三個季度,臺積電的營收分別為70.96億美元、77.46億美元和93.96億美元,算上四季度的103.94億美元,臺積電在2019年全年的營收就達到了346.32億美元。遠超分析師的預期。
從芯片制程收入看,在第四季度,臺積電16nm及以下更先進制程工藝的收入占比最高,占晶圓總收入的56%。其中,7nm出貨量占晶圓總收入的35%,16nm為20%,而10nm僅為1%。
臺積電之所以能在Q4獲得這樣的好成績,華為和蘋果是當之無愧的功臣,臺積電副總裁兼CFO黃文德在電話會議上談到,臺積電第四季度業(yè)務的增長得益于5G初步部署,以及高端智能手機對高性能計算相關應用的強勁需求,從而使臺積電7nm工藝訂單大幅度增長。從去年開始,華為、三星、高通以及蘋果都已開始逐步采用7nm工藝的旗艦芯片。其中,前三者中高端級別的產(chǎn)品幾乎都在開始嘗試7nm工藝,因此出貨量很大。
華為在今年(2020)就大幅增加了對臺積電的訂單,而蘋果的iPhone 11的降價熱銷也帶動了 A13 處理器代工業(yè)務的增長,這為臺積電提供了一個絕佳的機會。
在2019年7月,臺積電7nm產(chǎn)能就開始出現(xiàn)全線滿載的情況,7nm訂單的紛至沓來使其7nm產(chǎn)能持續(xù)爆發(fā),直至2020年上半年也將同樣供不應求。2019年11月20日,連漲10周的臺積電股價再創(chuàng)新高,市值達到2627億美元,超越三星電子的2611億美元,成為亞洲最值錢高科技企業(yè),對比去年初的“窘迫”,臺積電在2020年迎來一個好的開局。
5G加速,臺積電度過危局
2018年6月5日,張忠謀在股東會上正式卸下臺積電董事長一職,這是張忠謀第二次退休。自此臺積電進入“后張忠謀”時代,估計張忠謀也沒有想到,他一退休,臺積電就進入了一個非常時期,2019年1月發(fā)生的“光刻膠”事件,為后張忠謀時代的臺積電蒙上了厚厚陰影。
“光刻膠”事件的影響也直接反現(xiàn)在了2019年第一季度財報上。
臺積電在2019年4月10 日發(fā)表 2019 年3月及2019年第1季營收。根據(jù)資料顯示,2019年3月合并營收約為新臺幣 797.22億元,較2月增加30.9%,較2018年同期則是減少23.1%。累計,2019年第1季營收約為2,187.4 億元,較2018年同期減少11.8%。
由于臺積電之前對2019年的半導體景氣看法保守,預估2019年不含存儲器的半導體產(chǎn)業(yè)成長1%。至于晶圓代工方面則僅維持持平狀態(tài),使得臺積電預估2019年的營收成長僅微幅成長1%~3%。而根據(jù)當時的法人預期,在時序逐漸走出首季淡季的情況下,2019年的低點將落在2019 年首季。隨著7奈米加強版量產(chǎn),使得7奈米產(chǎn)能利用率提高,預計臺積電的營收將逐季回溫。
在之后三個季度,臺積電的營收分別為77.46億美元、93.96億美元和103.94億美元,算上一季度的70.96億美元,臺積電在2019年全年的營收就達到了346.32億美元。
2018年的四個季度,臺積電的營收分別為84.59億美元、78.53億美元、84.86億美元和93.98億美元,全年的營收為341.96億美元,2019年的346.32億美元較之是增加了4.36億美元,同比增長1.27%。
同2018年的四個季度相比,臺積電2019年前兩個季度的營收均有明顯下滑,全年的營收最終超過2018年,還是得益于第三季度和第四季度的大幅提升。
來自蘋果、高通、華為的大量訂單,讓臺積電的7nm芯片出貨量持續(xù)增長,現(xiàn)在已經(jīng)達到了35%之多,幾乎占下了全部出貨量的三分之一。AMD甚至提前預定,直接拿下了臺積電7nm產(chǎn)能的20%,來保證自己處理器和顯卡的生產(chǎn)。由此來看,2019年臺積電利潤超出預期也是理所當然。
盡管經(jīng)常有人說智能手機的市場趨近飽和,但根據(jù)IDC的預計,由于目前5G需求日益增加,2020年的手機市場出貨量依然十分樂觀,有望突破14億部。
由于5G手機已開始使用臺積電7nm的芯片,正如臺積電在財報中所說,“2020年將是高增長的一年”,現(xiàn)在來看,趁著5G和7nm的東風,臺積電2020將會是一個利好之年。
30年從無走到全球第一
在臺積電創(chuàng)辦以前,世界的半導體工廠采取的都是單一的IDM模式,即從芯片設計、生產(chǎn)、封裝都是由廠商獨立完成,例如英特爾和三星等廠商都是這種模式。
從美國回到臺灣兩年后創(chuàng)辦臺積電的張忠謀,早年在德州儀器打拼,一度做到該公司的第三號人物,常年與當時頂尖半導體公司和資深大佬打交道的他,具備著當時大多數(shù)國人所沒有的國際視野。
他認為在臺灣地區(qū)經(jīng)營這種傳統(tǒng)的IDM模式終將比不過世界大廠,考慮當時市場上尚沒有專業(yè)做代工服務的公司,張忠謀看到其中的機會,隨即將臺積電定位成一家純粹的晶圓代工公司。
就這樣全球第一家專業(yè)積體電路制造服務(晶圓代工foundry)企業(yè)——臺灣集成電路制造公司(臺積電)在1987年誕生了,臺積電誕生后直接導致整個行業(yè)向著垂直化、細分化變革。此后許多晶圓代工企業(yè)從“母體”中獨立出來,另外,封裝測試企業(yè)獨立出來,如日月光等。半導體正式由一體化演化為三個細分行業(yè),即芯片設計、晶圓代工、封裝測試。
臺積電剛成立時面臨的大環(huán)境并不樂觀,一方面是全球半導體市場低迷,另一方面由于臺積電剛剛起步在國際上沒有名氣,加上當時許多大公司尚未接納代工模式,所以臺積電最初的一年只靠著一些小訂單勉強過活。
在創(chuàng)辦的第二年,臺積電就迎來了英特爾的共同創(chuàng)辦人Andrew Grove,雙方開始有意推進合作。不過在爭取英特爾認證期間,英特爾發(fā)現(xiàn)臺積電的產(chǎn)品有266個缺陷,雙方合作一度陷入僵局。臺積電的工程師們夜以繼日的優(yōu)化工藝,最終還是通過了英特爾的認證,為其做低端芯片代工,打響了自己的名聲。
而臺積電的第一個重要的單子,則來自當今的芯片巨頭高通。高通創(chuàng)始人歐文·雅各布斯是張忠謀在麻省理工的師弟,當時歐文拿到了無線芯片的獨家專利,卻沒有資金和能力自己制造芯片。于是這對MIT的師兄弟一拍即合,高通來設計,臺積電做制造。
直到1998年,臺積電在0.18微米制程上才勉強追上IDM廠。在成本考慮下,這些IDM大廠開始對臺積電另眼相待。為了搶下IDM客戶大訂單,臺積電擬定“群山計劃”:針對五家運用先進制程的IDM大廠,設置專屬技術計劃來支持個別不同需求。
2000年一個機會來臨,當時12寸晶圓廠成為建廠主流,可這樣一座工廠的造價高達25億—30億美金,不僅中小型IDM業(yè)者負擔不起,大型IDM業(yè)者也常顯得吃力。臺積電的群山計劃的優(yōu)勢開始顯現(xiàn),逐漸獲得德儀、意法半導體、摩托羅拉等巨頭的青睞,臺積電贏得IDM芳心。
通過臺積電的不斷努力,據(jù)最新的全球晶圓代工市占率報告數(shù)據(jù)顯示,臺積電以 52.7%的市占率繼續(xù)成為晶圓代工廠老大,三星排第二,市占率為 17.8%,排在第三位的是格羅方德。此外,中國大陸的中芯國際以 4.3%的市占率排在第五位。
5G、AI應用與5nm、3nm
2020年1月16日,在財報分析師電話會議上,臺積電CEO、副董事長魏哲家表示,在2020年,業(yè)界領先的7nm工藝和5nm的強勁需求,將有力的支撐他們的業(yè)務發(fā)展,移動、高性能計算機、物聯(lián)網(wǎng)和汽車四大平臺都有強勁的增長趨向。
同已經(jīng)量產(chǎn)近兩年的7nm工藝不同,臺積電目前還未開始大規(guī)模生產(chǎn)5nm工藝的芯片,但臺積電在5nm方面已研發(fā)多年,2019年就已開始試產(chǎn),魏哲家在此次會議上透露,5nm量產(chǎn)進展順利,良率也已很好,將在2020年上半年大規(guī)模量產(chǎn)。
臺積電CEO、副董事長魏哲家也談到5nm工藝的量產(chǎn)事宜。魏哲家表示在2020年,業(yè)界領先的7nm工藝和5nm的強勁需求,將有力的支撐臺積電的業(yè)務發(fā)展,移動、高性能計算機、物聯(lián)網(wǎng)和汽車四大平臺都有強勁的增長趨向。5nm量產(chǎn)進展順利,良率也已很好,將在上半年大規(guī)模量產(chǎn)。
也就說,2020年臺積電不僅擁有7nm這張王牌,5nm量產(chǎn)若如預期塵埃落定,將會給臺積電帶來更多的利好。
據(jù)魏哲家透露,同7nm工藝相比,5nm是完整的工藝節(jié)點跨越,可使晶體管的密度在理論上提升80%,速度提升20%,他們預計在移動設備和高性能計算機的推動下,5nm的產(chǎn)能在2020年下半年將有快速且平穩(wěn)的增長,預計能貢獻臺積電10%的營收。
目前蘋果與華為都是臺積電的重要客戶。全新的蘋果芯片、旗艦級麒麟芯片等,都將采用更為先進的臺積電5nm工藝。此前有消息顯示,蘋果A14芯片將使用臺積電最新的5nm工藝,同時蘋果的訂單將占臺積電產(chǎn)能的三分之二。
根據(jù)臺積電的規(guī)劃,他們今年上半年就會量產(chǎn)5nm EUV工藝,下半年產(chǎn)能會提升到7-8萬片晶圓/月,今年的產(chǎn)能主要是供給蘋果和華為。臺積電的3nm工藝今(2020)年也會啟動建設,預計將在2022年實現(xiàn)初期生產(chǎn)。
但是3nm及未來2nm、甚至1nm工藝,最大的問題不是技術研發(fā),即便攻克了技術難題,這些新工藝最大的問題在于成本過高,或許沒人用得起,為了解決工藝問題,包括臺積電在內(nèi)的公司將會投入巨額資金研發(fā),目前來看,建設一座3nm或者2nm級別的晶圓廠都是百億美元起的。
據(jù)SemiEngineering報道,IBS的測算顯示,(包括芯片設計公司、晶圓代工廠)7nm芯片研發(fā)就花費了3億美元的投資,5nm工藝花費5.42億美元,3nm及2nm工藝還沒數(shù)據(jù),但起步10億美元將是一個關鍵的坎。
除去高昂的研發(fā)費用,等到3nm、2nm節(jié)點的時候,對這類高端工藝有需求,并且能夠控制住成本的公司就沒幾家了?,F(xiàn)在的5nm工藝就只有華為、蘋果這樣的大公司才用得起,再往下發(fā)展,還會有2nm和1nm,臺積電曾表示如果樂觀,2024年將量產(chǎn)2nm工藝,對于2nm工藝甚至是1nm工藝,其實研發(fā)并不是最大的難題,賣給誰?誰又愿意買?才是最大的問題。
危機仍在,周邊強敵環(huán)伺
2019年5月,美方將華為列入了實體名單,受該禁令的影響,不僅美國供應商無法向華為供貨,就連其他非美國廠商的技術或產(chǎn)品當中,有超過25%的技術或材料源自美國,都不能供給華為。
即按照國際法規(guī),如果臺積電某條生產(chǎn)線來源于美國的技術占比達到或超過25%,就要遵守美國的禁令了。根據(jù)臺積電企業(yè)信息資深處長孫又文介紹,目前臺積電包含所有材料、EDA工具,臺積電從美國獲得的技術含量并沒有超過25%的比例,并表示說離24.999%都有點遠,所以不用管這個規(guī)定。
去年年底,臺積電突然宣布將終止與華為在14nm工藝制程方面的合作,停下供應該工藝芯片產(chǎn)品的原因眾說紛紜,其中緣由或和美國的禁令有關。
作為華為的主要合作伙伴,臺積電每年都在為華為代工大量的芯片,例如去年的海思麒麟990系列就是臺積電所代工。作為目前世界上規(guī)模最大,技術也最為成熟的晶圓體代工廠,臺積電的實力毋庸置疑,14nm芯片一旦被迫斷供,對于華為的影響將非常嚴重。
而臺積電發(fā)言人Elizabeth Sun在臺灣新竹科技中心舉辦的臺積電2019年技術研討會上也曾表示,美國對華為公司的出貨不受美國限制華為設備的禁令影響。
對于美國來說,打壓華為肯定不會就此罷休,這是該國的一項“國策”,未來短期內(nèi)放棄打壓華為可能性非常小。而最近,一條消息的流出,讓人感覺到美國打算再一次動手了。美國打算將之前限制美國技術比例的25%調(diào)整為10%,而在這當中,臺積電的14nm芯片將會受到波及。
也就是說如果美國一旦實行新的策略,那么華為14nm芯片也就會被斷供,這對于華為是個損失,對臺積電而言也是一種損害,要知道,華為占到臺積電業(yè)務的8-11%左右的體量,丟掉這些業(yè)務會讓臺積電收入下滑。況且,臺積電并不是全球唯一一家晶元代工廠。
好消息是,國內(nèi)的中芯國際突然表示,自己的14nm代工廠已經(jīng)投入使用,并且芯片的良品率已經(jīng)達到了95%。中芯的這個成績已經(jīng)完全能夠滿足華為在14nm芯片方面的需求了,所以華為在中芯手里下了14nm的訂單,而這些訂單原本是臺積電南京分廠的訂單。
經(jīng)受美國的風波,估計華為會有意識的將一些業(yè)務分一部分給其他晶元代工廠。
可以看出,臺積電本以為穩(wěn)穩(wěn)到手的訂單,"到嘴的鴨子飛了"被中芯劫走,不知道臺積電此時的心中作何感想。雖然不知道臺積電怎么想,但是中芯國際拿到了華為的大量訂單,對于未來的崛起發(fā)展想必有著相當大的好處,一旦這些14nm芯片最終的表現(xiàn)良好,未來中芯的發(fā)展空間也將會再一次提升。
不但中芯搶走了臺積電“到嘴的鴨子”,三星也在5nm、3nm、2nm威脅著臺積電。雖然臺積電在7nm節(jié)點取得了絕對優(yōu)勢,在5nm也進展順利,獲得了蘋果A14等訂單。
三星并沒有放松追趕的腳步,計劃到2030年前在半導體業(yè)務投資1160億美元(約合8000億元),以增強在非內(nèi)存芯片市場的實力。臺積電創(chuàng)始人張忠謀曾對媒體表示,臺積電與三星的戰(zhàn)爭還沒有結束,臺積電只是贏得了一兩場戰(zhàn)役,可整個戰(zhàn)爭還沒有贏,目前臺積電暫時占優(yōu)。
而為了更快實現(xiàn)制程迭代和產(chǎn)能拉升,三星研發(fā)了專利版本GAA,即MBCFET(多橋道FET)。據(jù)三星介紹,GAA基于納米線架構,由于溝道更窄,需要更多的堆棧。三星的MBCFET則采用納米片架構,由于溝道比納米線寬,可以實現(xiàn)每堆棧更大的電流,讓元件集成更加簡單。通過可控的納米片寬度,MBCFET可提供更加靈活的設計。而且MBCFET兼容FinFet,與FinFet使用同樣的制作技術和設備,有利于降低制程遷移的難度,更快形成產(chǎn)能。
據(jù)《韓國經(jīng)濟》雜志稱,三星已成功研發(fā)出首個基于GAAFET的3nm制程,預計2022年開啟量產(chǎn)。與7nm工藝相比,3nm工藝可將核心面積減少45%,功耗降低50%,性能提升35%。
按照三星的研發(fā)路線圖,在6nm LPP之后,還有5nm LPE、4nm LPE兩個節(jié)點,隨后進入3nm節(jié)點,分為GAE(GAA Early)以及GAP(GAA Plus)兩代。
2019年5月,三星的3nm GAE設計套件0.1版本已經(jīng)就緒,三星預計該技術將在下一代手機、網(wǎng)絡、自動駕駛、人工智能及物聯(lián)網(wǎng)等設備中使用。
而臺積電目前并沒有公布其3nm工藝技術是否會堅持FinFET還是跟三星一樣換用GAA晶體管,臺積電只表示已經(jīng)找到了3nm技術路線,目前研發(fā)進展順利。
按照之前的計劃,臺積電將在2020年正式啟動3nm晶圓廠的建設,此前的土地申請、環(huán)評等工作已經(jīng)完成,整個建設計劃投資高達195億美元。
據(jù)臺積電首席執(zhí)行官CC Wei曾表示,臺積電在3nm節(jié)點技術開發(fā)進展順利,已經(jīng)與早期客戶進行接觸。臺積電投資6000億新臺幣(約合1380億元)的3nm寶山廠也于2019年通過了用地申請,預計2020年動工,2022年量產(chǎn),如無意外,3nm芯片將在2022年到來,對半導體產(chǎn)業(yè)鏈提出新的挑戰(zhàn)。
雖然上有三星虎視眈眈,下有中芯你爭我奪,但臺積電對2020年全年成長信心十足,總裁魏哲家預計,今年全球晶圓代工產(chǎn)值成長17%,臺積電受惠5G和AI驅(qū)動,7nm、5nm等先進制程需求強勁,有信心今年營運優(yōu)于產(chǎn)業(yè)平均。
魏哲家表示,臺積電四大技術平臺:智能手機、高效能運算、車用電子和物聯(lián)網(wǎng),今年都會強勁成長,其中以智能手機、高效能運算相關芯片動能最強,增幅均逾二成;車用電子和物聯(lián)網(wǎng)芯片增幅也達15%。
他還認為,全球5G基礎建設動能日益強勁,預估今年5G手機滲透率可達15%,但拉升速度將比4G快。
根據(jù)IDC預計,由于目前5G需求日益增加,2020年的手機市場出貨量依然十分樂觀,有望突破14億部,而這些手機將大量使用臺積電7nm的芯片;5nm芯片上臺積電也占據(jù)了一定的先發(fā)優(yōu)勢。目前5G和7nm、5nm勢頭正勁,至少在可預見的時間里,臺積電的日子還會如往常一樣過得很滋潤。
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