2021年臺(tái)積電將面對(duì)這些困難

當(dāng)下的半導(dǎo)體界，最值錢的非晶圓代工產(chǎn)能莫屬了。而作為行業(yè)龍頭，臺(tái)積電的產(chǎn)能，特別是先進(jìn)制程的，幾乎呈現(xiàn)被“瘋搶”的狀態(tài)，這也成為了該公司幸福的煩惱。就在不久前，臺(tái)積電宣布取消未來一段時(shí)間內(nèi)12英寸晶圓代工的優(yōu)惠政策，這對(duì)于臺(tái)積電來說，是比較罕見的決定。

以往，對(duì)于該代工龍頭的主要客戶，臺(tái)積電一般會(huì)給出3%-5%的優(yōu)惠，以回報(bào)大客戶對(duì)其先進(jìn)制程的支持。

在產(chǎn)能如此緊張的狀況下，一些大客戶還在加單，這使得臺(tái)積電的產(chǎn)能“雪上加霜”。昨天，據(jù)外媒報(bào)道，英特爾先進(jìn)制程芯片外包計(jì)劃有新動(dòng)向：英特爾與臺(tái)積電、三星洽談，討論將其部分最先進(jìn)的芯片交由這兩家公司代工生產(chǎn)。

過去一年，英特爾已有部分測(cè)試晶圓項(xiàng)目在臺(tái)積電展開，包括今年上半年預(yù)計(jì)推出采用6nm制程的GPU，以及預(yù)估今年下半年量產(chǎn)并應(yīng)用在移動(dòng)平臺(tái)、采用5nm制程的Atom處理器。

有機(jī)構(gòu)預(yù)估，今年大約有5%應(yīng)用在筆電的英特爾處理器將交由臺(tái)積電代工生產(chǎn)。

另外，若英特爾與臺(tái)積電達(dá)成3nm制程處理器代工協(xié)議，則不排除今年臺(tái)積電的資本支出將再上調(diào)。

無獨(dú)有偶，另一家芯片大廠聯(lián)發(fā)科也在不斷加大在臺(tái)積電的下單量，昨天，有媒體報(bào)道，包括OPPO、vivo、小米等中國手機(jī)廠全力沖刺出貨，以搶奪華為市場(chǎng)份額，已擴(kuò)大對(duì)聯(lián)發(fā)科采購5G手機(jī)芯片，從華為獨(dú)立出去的新榮耀也會(huì)采用聯(lián)發(fā)科5G手機(jī)芯片。

這樣，預(yù)估聯(lián)發(fā)科在2021上半年5G手機(jī)芯片出貨量將達(dá)到8000～9000萬套，是該公司2020全年出貨量的1.6～1.8倍。這些芯片中的大部分都會(huì)交給臺(tái)積電生產(chǎn)。

聯(lián)發(fā)科2020年發(fā)布的天璣1000系列、800/820系列、700/720系列、400系列等5G手機(jī)芯片，均采用臺(tái)積電7nm量產(chǎn)中，研發(fā)代號(hào)為MT6893的新一代旗艦級(jí)天璣1200系列，第一季度采用臺(tái)積電6nm投片。據(jù)估算，聯(lián)發(fā)科2021年第一季度的7nm、6nm投片量將提升至11萬片，有望擠下高通成為臺(tái)積電第三大客戶。

另一家不斷加大臺(tái)積電下單力度的是AMD，受惠于新冠肺炎疫情帶動(dòng)宅經(jīng)濟(jì)商機(jī)大爆發(fā)，索尼和微軟新款游戲機(jī)賣到缺貨，這些給AMD的CPU和GPU提供了廣闊的市場(chǎng)空間，其Zen 3架構(gòu)處理器及RDNA 2架構(gòu)GPU供不應(yīng)求，因此，AMD大幅提高了對(duì)臺(tái)積電7nm制程的投片量，今年第一季度7nm投片量有望達(dá)到12萬片，成為僅次于蘋果的臺(tái)積電第二大客戶。

不夠用的5nm和7nm產(chǎn)能

在臺(tái)積電已經(jīng)量產(chǎn)的制程工藝中，5nm和7nm是最先進(jìn)的，也是產(chǎn)能最為緊張的，特別是5nm，自去年9月不能再給華為海思代工生產(chǎn)5nm制程芯片之后，幾大芯片廠商迅速填補(bǔ)了5nm產(chǎn)能的空缺，主要包括蘋果、高通、AMD、Nvidia、聯(lián)發(fā)科和英特爾。

其中，蘋果對(duì)5nm制程的需求最為強(qiáng)烈，除了原本的A14、A14X應(yīng)用處理器之外，用于MacBook的M1處理器也開始投片。預(yù)估蘋果今年第一季度可獲得臺(tái)積電4萬~4.5萬片的5nm制程產(chǎn)能。除蘋果外，高通SDM875+芯片投入臺(tái)積電5nm制程的時(shí)間比預(yù)期快，聯(lián)發(fā)科的D2000也在去年第四季度開始在臺(tái)積電5nm產(chǎn)線投片。

7nm制程方面，最具爆發(fā)力的便是AMD了。從2020下半年開始，該公司開始出現(xiàn)缺貨現(xiàn)象，Ryzen 4000型APU的情況尤為明顯。

在被問及AMD的產(chǎn)能與供應(yīng)情況時(shí)，其CEO Lisa Su（蘇媽）表示：“我已經(jīng)在之前說過了，在此再強(qiáng)調(diào)一遍，7nm供應(yīng)非常緊張，我們?nèi)匀辉诰o密地和臺(tái)積電合作，以確保我們能夠滿足客戶們的需求。但產(chǎn)能非常緊張?！盇MD在旗下7nm芯片批量上市一年多后，仍然受到產(chǎn)能問題的困擾，即便蘋果這種超級(jí)大客戶的訂單已全面轉(zhuǎn)為5nm，其騰出的7nm產(chǎn)能仍然無法滿足所有客戶。

為了在英特爾7nm芯片進(jìn)展延遲的情況下更快占領(lǐng)處理器市場(chǎng)，AMD將加大對(duì)臺(tái)積電N7/N7+制程下單量，預(yù)計(jì)2021全年N7/N7+芯片的訂單增加到20萬片，與今年相比約增加一倍，有望明年成為臺(tái)積電7nm芯片的最大客戶。

此外，英特爾和特斯拉也將加大在臺(tái)積電7nm制程產(chǎn)線的投片力度。因此，對(duì)于臺(tái)積電來說，2021年的7nm產(chǎn)能恐怕有將是一件令其“頭疼”的事情了。

3nm遇瓶頸？

按照規(guī)劃，臺(tái)積電3nm將于2022年下半年量產(chǎn)。不過，最近有消息稱，無論是臺(tái)積電的FinFET，還是三星的GAA，這兩家巨頭在3nm制程工藝技術(shù)開發(fā)中都遇到了瓶頸。因此，臺(tái)積電和三星將不得不推遲3nm工藝技術(shù)的開發(fā)進(jìn)度。不過，這一消息沒有得到官方證實(shí)。

有報(bào)道稱，蘋果已經(jīng)在臺(tái)積電的3nm制程工藝合同中占了很大一部分。這意味著蘋果將成為臺(tái)積電3nm工藝的首批大客戶。如果3nm量產(chǎn)時(shí)間延長，則需要5nm芯片在市場(chǎng)上支撐更多時(shí)間。

三星攪局

作為最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，三星的晶圓代工業(yè)務(wù)就是以趕超臺(tái)積電為目標(biāo)的，雖然其市場(chǎng)率與臺(tái)積電相比有很大差距，但其不斷壯大業(yè)務(wù)規(guī)模的決心絲毫未減。

繼臺(tái)積電宣布赴美建5nm制程產(chǎn)線后，三星也于2020年底宣布在美國擴(kuò)建晶圓廠。據(jù)日本媒體報(bào)道，三星將擴(kuò)建其位于美國德州奧斯汀的晶圓廠，占地將擴(kuò)大4成左右，準(zhǔn)備引進(jìn)最尖端的代工生產(chǎn)線。三星認(rèn)為，其位于奧斯汀的工廠在爭(zhēng)取美國科技公司訂單方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

三星位于奧斯汀的工廠成立于1996年，是該公司在海外唯一的晶圓廠，為手機(jī)、平板電腦和其他電子設(shè)備生產(chǎn)內(nèi)存和系統(tǒng)芯片，也為美國的芯片制造商提供代工服務(wù)。目前，該工廠主要生產(chǎn)14nm、28nm和32nm制程芯片，但該工廠尚未配備用于生產(chǎn)7nm或更先進(jìn)制程芯片的EUV光刻設(shè)備。

據(jù)悉，三星將增加其在美國的產(chǎn)能，以遏制其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電。不過，三星在奧斯汀的產(chǎn)線相較于臺(tái)積電在美國亞利桑那州籌建的5nm制程產(chǎn)線要落后幾個(gè)代次，要想在美國本土與臺(tái)積電爭(zhēng)奪大客戶，就必須在那里加大投資，以發(fā)展先進(jìn)制程。目前，三星正在制定相應(yīng)的投資計(jì)劃。

另外，英特爾外包芯片訂單有逐年增多的趨勢(shì)，而承接這些訂單的，非臺(tái)積電和三星莫屬，因此，在爭(zhēng)奪英特爾訂單方面，三星必將與臺(tái)積電展開競(jìng)爭(zhēng)。這使得這兩大晶圓代工廠的競(jìng)爭(zhēng)更加多元化了。

美國建廠的困擾

臺(tái)積電在美國籌建的5nm制程晶圓廠，從目前的情況來看，正在穩(wěn)步推進(jìn)當(dāng)中，包括正在網(wǎng)上招募數(shù)百名工程師，此外，去年年底有報(bào)道稱，臺(tái)積電美國亞利桑那州廠確定由企業(yè)策略辦公室主管凱西迪（Rick Cassidy）出線主導(dǎo)負(fù)責(zé)，由凱西迪兼任子公司TSMC Arizona執(zhí)行長暨總經(jīng)理。

然而，在這之前的很長一段時(shí)期內(nèi)，在美國建廠與否，一直是困擾臺(tái)積電的一個(gè)難題，這其中有多種原因。目前，臺(tái)積電僅在美國華盛頓州卡馬斯市設(shè)有一座8英寸晶圓廠，制程工藝相對(duì)比較落后。

實(shí)際上，該公司的主要收入來源就是美國，其幾大客戶都是美國廠商，在這種情況下，在美國建先進(jìn)制程晶圓廠似乎順理成章，然而，由于美國本土人力成本很高，且產(chǎn)業(yè)環(huán)境和配套也不如中國臺(tái)灣地區(qū)那么好。另外，美國政府沒有給這些大企業(yè)在其本土建廠提供補(bǔ)貼的傳統(tǒng)，這方面的競(jìng)爭(zhēng)力顯然不如中國大陸。

此次，臺(tái)積電同意在美國新建5nm晶圓廠，也是經(jīng)過再三謹(jǐn)慎思考的決定，且在保持推進(jìn)節(jié)奏。臺(tái)積電公告披露，2021年至2029年，該公司將在亞利桑那工廠項(xiàng)目上支出約120億美元。而該公司2020年一年的資本支出預(yù)期，就達(dá)到160億到170億美元。

因此，有分析師認(rèn)為，這筆交易的預(yù)算暗示最終建廠的規(guī)模不會(huì)太大，這一計(jì)劃的規(guī)模和所應(yīng)用的科技，與臺(tái)積電在中國大陸的投資相似，意味著它在中美之間尋求一種平衡。而要把握好這種平衡關(guān)系，顯然是一件比較燒腦的事情。

該亞利桑那州5nm廠能否順利建成并投產(chǎn)，在很大程度上要看美國政府所承諾的補(bǔ)貼到位情況。臺(tái)積電董事長劉德音曾表示，是否赴美建廠，關(guān)鍵在于美國政府補(bǔ)貼，希望美國聯(lián)邦政府與州政府能補(bǔ)貼臺(tái)積電在臺(tái)灣地區(qū)和亞利桑那州兩地間設(shè)廠的運(yùn)營成本差距。

另外，由于美國本土缺乏先進(jìn)的封測(cè)廠，沒有產(chǎn)業(yè)鏈上下游配套保障的話，制造出來的芯片如何實(shí)現(xiàn)封裝，也是一個(gè)難題，如果再運(yùn)到亞洲進(jìn)行封測(cè)的話，成本將大幅提升。

因此，臺(tái)積電在美國新建5nm廠的進(jìn)度和發(fā)展還需要進(jìn)一步觀察。

結(jié)語

作為全球最炙手可熱的晶圓代工龍頭，臺(tái)積電在無限風(fēng)光之下，也存在諸多煩惱，這其中，包括幸福的煩惱（產(chǎn)能吃緊），也有來自主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的干擾，還有各種復(fù)雜的地緣關(guān)系等。這些都在促使臺(tái)積電向產(chǎn)業(yè)更高點(diǎn)進(jìn)發(fā)。
責(zé)編AJX