“孤勇者”臺(tái)積電的強(qiáng)與難

芯片行業(yè)有眾多細(xì)分市場(chǎng),但在這個(gè)風(fēng)起云涌的技術(shù)高度密集的領(lǐng)域內(nèi),如果說(shuō)只有臺(tái)積電才配得上鐵王座,估計(jì)業(yè)內(nèi)沒(méi)有多少人會(huì)反對(duì)。作為當(dāng)今臺(tái)積電無(wú)可爭(zhēng)議的全球芯片代工之王,無(wú)論三星是否搶先推出2nm芯片,臺(tái)積電的王座難以撼動(dòng)。
隨著制程技術(shù)越來(lái)越接近“納米極限”,技術(shù)迭代速度越來(lái)越慢,代價(jià)越來(lái)越大,投資回收的門(mén)檻越來(lái)越高,臺(tái)積電在擁有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)的同時(shí),也不得不面臨越來(lái)越多的威脅和困境,比如來(lái)自美國(guó)對(duì)芯片生態(tài)的顛覆性破壞。
優(yōu)勢(shì)一:先進(jìn)制程的霸主
臺(tái)積電最大的優(yōu)勢(shì)在于其先進(jìn)的制程,即 3nm-10nm 之間的芯片制程工藝。
“Xnm工藝”在2016 年之前,的確是指一個(gè) MOSFET 溝道的寬度,被稱(chēng)為“特征尺寸”,尺寸越小,就說(shuō)明在單位面積里容納的 MOSFET 越多,芯片性能也就越高。而如今,這個(gè)的說(shuō)法如今卻有點(diǎn)像營(yíng)銷(xiāo)詞匯了,實(shí)際上,已經(jīng)成為代系的名稱(chēng),而不能當(dāng)作一個(gè)可實(shí)際測(cè)量的物理參數(shù)。

臺(tái)積電在 3nm-10nm 的優(yōu)勢(shì)有多大呢?全球所有這個(gè)檔次的芯片銷(xiāo)售額臺(tái)積電占了 87%,剩下的 13% 是三星。如果把工藝的先進(jìn)程度降低一級(jí),統(tǒng)計(jì) 12nm-32nm 芯片的銷(xiāo)售額,臺(tái)積電占全部的 71%,排第二的是曾經(jīng)從 AMD 分拆出來(lái)的代工廠 GlobeFoundries,占 12%,第三是三星,占 10%。
如果繼續(xù)降低工藝水平,在 45nm-90nm 這個(gè)區(qū)間,臺(tái)積電在全球總銷(xiāo)售額中的占比依然有 46%,接近一半。在最低檔次,也就是 130nm 以上的這個(gè)區(qū)間,臺(tái)積電的銷(xiāo)售額占全球的 28%。
如果統(tǒng)計(jì)全部晶圓廠代工的收入,臺(tái)積電占全球 54% 的份額,排第二的是三星,占 15%,第三是聯(lián)電,占 7%,并列第四是 GlobeFoundries 和中芯國(guó)際,同占 6%。
臺(tái)積電和三星在2021年、2022年激烈競(jìng)爭(zhēng),在3nm、2nm的領(lǐng)先問(wèn)題上打得不可開(kāi)交,但現(xiàn)實(shí)是,雙方的預(yù)期都沒(méi)有得到兌現(xiàn)。亦有傳聞,蘋(píng)果A16芯片本應(yīng)是首批采用臺(tái)積電3nm工藝的產(chǎn)品,可幾輪輾轉(zhuǎn),蘋(píng)果最后只能選用由5nm工藝改良而來(lái)的4nm工藝。三星似乎比臺(tái)積電更糟糕一些,首批3nm芯片已經(jīng)進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)階段,但是晶體管密度、功耗、良率都不盡如人意,早期產(chǎn)品則是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的礦機(jī)芯片。
眾所周知,臺(tái)積電3nm是臺(tái)積電N3,N3E,N3P等工藝的合集,三星3nm則是3GAE和3GAP的合集,同樣是3nm,臺(tái)積電和三星的工藝在能效和晶體管之間有很大區(qū)別。臺(tái)積電明確表態(tài)3nm工藝要推遲到2023年才能量產(chǎn),晶體管密度僅僅是5nm的1.6倍左右,如果要到達(dá)接近兩倍晶體管密度,則需要等到增強(qiáng)版工藝量產(chǎn),大概需要等到2024年。而緊隨其后的三星,目前只是在紙面上發(fā)布了它們的 3nm 工藝,離實(shí)際量產(chǎn)至少還有大半年時(shí)間?!獙?duì)比后,臺(tái)積電更有排面些。
如今的半導(dǎo)體代工行業(yè)已經(jīng)形成了穩(wěn)固的寡頭市場(chǎng),排第三的想追趕第一都萬(wàn)分困難,更別提目前只有 28nm 技術(shù)的那些代工廠,后者能夠做到的只是拼盡全力維持現(xiàn)有市場(chǎng)份額。
以晶圓廠的建設(shè)價(jià)格來(lái)說(shuō),今天 一座8 英寸晶圓廠的建設(shè)成本是 15 億美元,12 英寸晶圓廠的建設(shè)成本是 30 億美元。8 英寸和 12 英寸對(duì)應(yīng)的硅片直徑分別是 20cm 和 30cm,隨著晶圓直徑擴(kuò)大50%,可利用面積從?78% 增至 85%。于是同樣的時(shí)間和成本下,產(chǎn)能和效率都得到了提升,這個(gè)提升的具象呈現(xiàn)就是 12 英寸晶圓廠比 8 英寸晶圓廠多出來(lái)的利潤(rùn)。
而今天,想?yún)⑴c代工 5nm-10nm 這個(gè)工藝的芯片,沒(méi)有幾座成熟的 12 英寸晶圓廠基本不可能。12英寸晶圓廠也意味著參與競(jìng)爭(zhēng)的起步價(jià)是百億美金,這是排位稍微靠后一些的代工廠無(wú)法承受的。臺(tái)積電在 2018-2021 這四年,為了滿(mǎn)足客戶(hù)需求,新開(kāi)工產(chǎn)線購(gòu)買(mǎi)的設(shè)備、材料、新建廠房的開(kāi)支是這樣的:108 億美元、180 億美元、165 億美元、252 億美元。
代工廠的建設(shè)成本如此高,反推出能用得起頂級(jí)工藝的客戶(hù)也就沒(méi)有幾個(gè)了。比如在 16nm 工藝下,試產(chǎn)一次的開(kāi)銷(xiāo)大約 500 萬(wàn)美元,但使用目前最先進(jìn)的 5nm 工藝,試產(chǎn)一次的開(kāi)銷(xiāo)大約需要 5000 萬(wàn)美元。于是,代工巨頭的優(yōu)勢(shì)也推動(dòng)下游客戶(hù)形成巨頭,凡是那些能用得起 5nm 工藝的客戶(hù),都是巨星。

優(yōu)勢(shì)二:客戶(hù)優(yōu)質(zhì)
除了工藝先進(jìn)之外,臺(tái)積電的第二大優(yōu)勢(shì)是客戶(hù)質(zhì)量非常高。
智能手機(jī)和高性能計(jì)算這兩類(lèi)產(chǎn)品,分別占臺(tái)積電收入的 40% 和 41%,共計(jì)?81%。智能手機(jī)品類(lèi)中,隨著海思被打壓后退場(chǎng),剩下的兩個(gè)超級(jí)大客戶(hù)蘋(píng)果和高通承包了 90% 以上的全球手機(jī)芯片。而高性能計(jì)算類(lèi)別下的客戶(hù),也有蘋(píng)果,代工蘋(píng)果 M1 和 M2 系列 CPU,還有英偉達(dá)的 GPU,AMD 的 CPU 和 GPU。
這些客戶(hù)的優(yōu)質(zhì)在于不但非常有錢(qián),訂單量還非常大,并且訂單量還十年如一日的穩(wěn)步增長(zhǎng)。
任何事物都有正面和背面,臺(tái)積電除了優(yōu)勢(shì),公司發(fā)展并非一路順境,也面臨很多困難。
困難一:體量巨大
臺(tái)積電的困難和它的體量緊密相關(guān),可以說(shuō),全球半導(dǎo)體行業(yè)的漲與跌就約等于臺(tái)積電的漲與跌。盡管在全球半導(dǎo)體行業(yè)這個(gè)六千億美元體量的市場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)全面下跌中的局部逆勢(shì)增長(zhǎng),但臺(tái)積電體量太大了,局部增長(zhǎng)的紅利難以對(duì)沖整體下跌。
疫情兩年多帶來(lái)的波動(dòng)傳導(dǎo)到今天,半導(dǎo)體行業(yè)歷經(jīng)缺貨漲價(jià)等行情,現(xiàn)在面臨大客戶(hù)批量砍單,這是全球大趨勢(shì)。2022 年 6 月,臺(tái)積電排名前三的客戶(hù)蘋(píng)果、AMD、英偉達(dá)同時(shí)砍單。蘋(píng)果把第一批出貨的 iPhone14 芯片量減少 10%,英偉達(dá)和 AMD 雖然沒(méi)有透露具體砍單量,但都表示正在和臺(tái)積電協(xié)商調(diào)整訂單。調(diào)查機(jī)構(gòu) Gartner 預(yù)計(jì),2022 年全球手機(jī)出貨量會(huì)下滑 7%,PC 出貨量會(huì)下滑 9.5%。而臺(tái)積電今天的股價(jià)也比 2022 年 1 月的最高值跌去近 40%。
汽車(chē)芯片在需求和價(jià)格都下跌的全球大趨勢(shì)下,成為局部逆勢(shì)增長(zhǎng)的例外。汽車(chē)芯片所涵蓋的車(chē)規(guī) MCU 和功率器件 IGBT、碳化硅等芯片炙手可熱,在新能源車(chē)大行其道的市場(chǎng)背景下,以每年 30%-80% 的增速逆勢(shì)上升。
全球 70% 的車(chē)規(guī)級(jí) MCU 芯片都由臺(tái)積電代工,臺(tái)積電的汽車(chē)業(yè)務(wù)線賺得盆滿(mǎn)缽滿(mǎn),但狂飆猛進(jìn)的汽車(chē)芯片代工能抵消價(jià)量俱跌的大勢(shì)嗎?答案是不能,汽車(chē)芯片代工業(yè)務(wù)只占臺(tái)積電收入總和的 5%。
前文我們談到臺(tái)積電的優(yōu)勢(shì)在于?3nm-10nm 之間的芯片制程工藝,而大部分車(chē)規(guī)級(jí) MCU 和功率芯片采用的是成熟工藝,65nm 和 40nm 工藝是主力,并不需要5nm、7nm 的先進(jìn)工藝,而這一點(diǎn)成為臺(tái)積電暫時(shí)無(wú)法擴(kuò)張 MCU 市場(chǎng)的掣肘。
困難二:全行業(yè)進(jìn)入下滑期
半導(dǎo)體是一個(gè)周期性特征極強(qiáng)的行業(yè),大約?6-10 年就會(huì)經(jīng)歷一輪復(fù)興衰退的周期,這是由行業(yè)屬性決定的。在這個(gè)投資規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、技術(shù)密集度高的領(lǐng)域,市場(chǎng)需求傳導(dǎo)到生產(chǎn)上游、再花 2-3 年建設(shè)新廠、擴(kuò)大產(chǎn)能后,才能開(kāi)始生產(chǎn)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,整個(gè)供應(yīng)鏈彈性不高;在這?2-3 年的芯片短缺中,各種因素會(huì)誘發(fā)囤積居奇,這將進(jìn)一步成倍地夸大需求。隨著產(chǎn)能逐步滿(mǎn)足需求,供應(yīng)鏈趨穩(wěn),芯片價(jià)格將回歸正常,甚至下滑。如今的半導(dǎo)體行業(yè)剛好處于大批新建廠房即將在今年或明年竣工的時(shí)間節(jié)點(diǎn),之后幾年的價(jià)格將呈現(xiàn)價(jià)格下降趨勢(shì)。
2022年全球經(jīng)濟(jì)不景氣也對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)下行產(chǎn)生了疊加影響,市場(chǎng)需求急劇萎縮,行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩凸顯。
