文章|半导体行业洞察 近期,高通已将部分 4nm 骁龙 8 Gen 1 订单从三星转移至台积电 4nm 代工。
高通转移订单的主要原因是三星制造的芯片组良率只有35%。
据此,外界认为高通不会将下一代芯片交给三星的3nm代工厂。
在先进制程赛道上,联华电子和格罗方德已经宣布放弃10nm以下制程。
中芯国际也因制裁的阻挠,远远落后于台积电。
因此,3nm晶圆代工赛道目前只有台积电、三星、英特尔能够进入。
此前,三星表示将采用GAA技术,并于2022年上半年量产。
英特尔的Intel 18A(第二代5nm)则需要等到2025年才能投产。
3nm工艺目前还很遥远。
因此,当三星良率出现问题时,全球能生产3nm的代工厂就只有一家——台积电。
今年2月,凭借先进制造工艺的优势,台积电再次传出拿下苹果全部5G射频(RF)芯片订单的消息。
据供应链人士透露,仅台积电就收到的预付款就达1500亿元新台币(约合人民币346.35亿元)。
我们不禁开始思考,当全球先进制程产能全部依赖台积电时,会发生什么?难以企及的先进工艺台积电在2018年推出了7nm工艺,2020年推出了5nm工艺,目前正在探索4nm、3nm工艺。
先进工艺的探索需要绝对的创新。
仅在5nm研发方面,台积电就推出了N5P、N5、N4P等版本。
N4P是其5nm家族的第三个主要增强版本,性能比原来的N5提升了11%。
在更先进的3nm工艺上,台积电也屡屡失败,多次修改3nm蓝图。
台积电对于3nm的布局早在2016年就开始了。
2016年,台积电宣布要建设5nm-3nm晶圆制造厂。
即使是台积电这样实力雄厚的厂商,经过六年的研发,也有望在 2022 年量产 3nm。
而在宣布3nm正式量产之前,台积电就曾多次传出3nm工艺推迟的消息。
例如,去年9月,台积电确认,由于其3nm工艺量产延迟约3-4个月,下一代iPhone处理器将无法采用台积电3nm工艺。
2020年,台积电公布了其N3 3nm工艺的详细信息。
与上一代5nm工艺相比,台积电的3nm逻辑密度提升了1.7倍,性能提升了11%,同等性能下可降低功耗25-30%。
在今年第一季度业绩发布会上,台积电总裁魏哲家表示,3nm工艺的发展符合预期,将在下半年量产。
这无疑给业界吃了一颗定心丸。
优异的良率加上如期量产,三星被曝良率问题后,在3nm工艺上没有竞争对手可以与台积电抗衡。
在3nm制高点上,台积电独领风骚。
Trend Force数据显示,台积电全球晶圆代工市场份额达到53.1%,环比增长0.2个百分点,而三星则下滑0.2个百分点至17.1%。
因此,台积电不仅巩固了在晶圆代工领域的领先地位,还拉开了与三星的差距。
从台积电财报来看,先进工艺(7nm及更先进工艺)晶圆占总营收的一半,5nm工艺晶圆出货量占晶圆总营收的19%; 7nm工艺晶圆出货量占晶圆总收入的31%。
值得注意的是,财报中,台积电的毛利润达到了52.7%。
被迫失去定价权 在全球芯片短缺的情况下,晶圆代工厂纷纷开始涨价。
去年8月,韩国晶圆代工厂Key Foundry和三星通知客户,计划将代工价格提高15%至20%。
台积电还表示,2022年将把晶圆代工价格提高10%至20%。
3nm的研究成本和扩产成本极高。
3nm工艺的研究正在接近物理极限。
台积电3nm芯片的晶体管密度甚至达到了每平方毫米2.5亿个。
因此,3nm相关的研究非常昂贵。
IBS数据显示,3nm工艺开发将花费40亿至50亿美元,一条新的3nm生产线的生产成本约为15至200亿美元。
除了研发投入外,面对各大厂商对核心制造能力的竞争,各大晶圆厂都选择了扩产。
2022年,全球芯片制造商的资本支出预计将达到1460亿美元,比疫情前水平高出约50%,是五年前水平的两倍。
作为代工巨头,台积电的投资也必然不会落后。
台积电已启动在美国亚利桑那州、中国南京、中国台湾高雄建厂、扩产的计划。
台积电的资本支出预计将超过300亿美元,三年内支出将高达1000亿美元。
而台积电则宣布,到2025年将投入440亿美元用于研发,其中80%将用于先进制造工艺。
巨大的研发成本和扩产成本当然不会由晶圆代工厂独立承担,这部分价格自然会转嫁到客户身上。
因此,今年涨价的消息接连传来,背后也是晶圆厂投资的资金转移。
但当全球先进工艺需要依赖台积电时,除了简单的涨价之外,还会出现一些微妙的变化。
为了确保我们自己的产品能够在市场竞争中脱颖而出,只有更先进的工艺才能带来更好的性能。
因此,AMD、苹果、高通、英伟达等数十家半导体巨头都在抢占台积电的产能。
有传言称,英伟达正花费巨资抢占台积电的5纳米产能,以确保下一代GeForce RTX 40系列显卡的“Ada Lovelace”GPU供应充足。
由于AMD和英伟达的下一代芯片均采用5nm工艺,英伟达愿意向台积电提前支付数十亿美元,以捍卫产能。
这个时候厂家就只能靠花钱来维持产能了。
对于苹果、联发科、AMD等长期与台积电合作的长期合作伙伴来说,不需要太多的预付款就能稳定产能。
对于英伟达这样的客户来说,如果想要获得5nm产能订单,需要提前支付高额预付款。
为了保证台积电的5nm产能,英伟达此次的预付款金额比之前更高。
有传言称,英伟达在2021年第三季度支付了16.4亿美元,并将在2021年第一季度再支付17.9亿美元,这是整个长期订单的预付款。
高达69亿美元。
因此,对于无晶圆厂厂商来说,当先进制造工艺依赖于一家公司时,他们不仅要承受不断上涨的代工价格,还要承受需要提前支付的巨额订金的压力。
能否摆脱台积电的“依赖”?顶级、独特、垄断,台积电的先进制程结合了这几个词。
我们不禁要问,台积电会成为下一个ASML吗?美国和欧洲政府相继向台积电寻求援助,希望台积电在产能方面照顾汽车行业;美国和欧洲都为台积电在当地设厂提供了极其优惠的条件。
当全世界半导体都患上台积电的“依赖综合症”时,半导体产业未来的发展就像躲在画布后面的皮影戏,看似看不见,却在朝着有形的方向发展。