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臺積電再傳捷報(bào),對Fabless是喜是憂?

2022-05-17
來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
關(guān)鍵詞: 臺積電 Fabless 晶圓代工

近期,晶圓代工市場又掀起了一波小高潮,尤以純晶圓代工三強(qiáng)臺積電、聯(lián)電和格芯最為突出,特別是在營收方面,非常亮眼。

臺積電方面,最新財(cái)報(bào)顯示,該公司4月合并營收達(dá)1725.61億元新臺幣,與去年同期的1113.15億元相比增長55.0%,改寫單月營收歷史新紀(jì)錄。今年前四個(gè)月累計(jì)營收6636.37億元新臺幣,與去年同期的4737.25億元相比增長40.1%,表現(xiàn)優(yōu)于預(yù)期。臺積電表示,今年第二季度,預(yù)計(jì)智能手機(jī)的季節(jié)性因素將影響部分增長幅度,但HPC運(yùn)算及車用電子相關(guān)應(yīng)用的市場需求將持續(xù)支持其業(yè)績增長。

聯(lián)電方面,4月營收同比增長39.16%,創(chuàng)單月營收新高,今年1-4月,共營收862.19億元新臺幣,同比增長35.82%。該公司預(yù)計(jì)今年第二季度圓晶出貨量將增加4%-5%,產(chǎn)品平均售價(jià)上升3%-4%,有望推動該季度營收增長4%-9%。

格芯的業(yè)績表現(xiàn)同樣優(yōu)異,今年第一季度營收達(dá)到史上最高的19.4億美元,毛利率增至破紀(jì)錄的25.3%。該公司預(yù)估第二季度營收將介于19.55-19.85億美元之間。財(cái)報(bào)顯示,格芯第一季度車用芯片營收年增170%,年增幅居所有產(chǎn)品線之冠。

以上這些業(yè)績表現(xiàn),進(jìn)一步凸顯出晶圓代工產(chǎn)能的緊俏,特別是這些業(yè)內(nèi)頂流企業(yè)的產(chǎn)能,更是被各家IC設(shè)計(jì)企業(yè)瘋搶。

在這樣的背景下,業(yè)界再次傳出了臺積電漲價(jià)的消息,該公司很可能從明年1月起進(jìn)一步提升晶圓代工價(jià)格,據(jù)悉,成熟制程將上漲8~9%,先進(jìn)制程漲約5%。之所以如此,一方面是因?yàn)橘Y本支出和成本增加的壓力,再有就是明年的晶圓代工市場大概率依然處于供不應(yīng)求的狀態(tài),可以通過價(jià)格杠桿,對客戶進(jìn)行一定程度的篩選。

去年,臺積電就宣布2022年全面調(diào)漲晶圓代工價(jià)格,包括16nm及更先進(jìn)制程平均價(jià)格調(diào)漲8~10%,28nm及更成熟制程平均漲幅約達(dá)15%。另外,包括聯(lián)電、力積電、世界先進(jìn)等晶圓代工廠,也在今年第一季度針對部份到期并重新簽訂的長約,以及供給吃緊的成熟制程再度漲價(jià),價(jià)格漲幅為5~10%。

相比于其它晶圓代工廠漲價(jià),臺積電在這方面是最為謹(jǐn)慎的,由于其處于行業(yè)霸主地位,有牽一發(fā)而動全身的影響力,該公司很少漲價(jià),當(dāng)然,這種情況存在的前提是臺積電的價(jià)格在業(yè)界是最高的,這是基于其最先進(jìn)的制程工藝和封裝技術(shù)。因此,一旦臺積電宣布漲價(jià),都會是業(yè)界最大的新聞,也是產(chǎn)業(yè)風(fēng)向標(biāo)。

要擁有這樣的影響力,必須在芯片制造工藝技術(shù)方面具備明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢,且市占率也要具有統(tǒng)治力。目前,在先進(jìn)制程方面,能夠與臺積電掰一掰手腕的也只有三星了,但三星一直處于追趕狀態(tài);市占率方面,臺積電已經(jīng)拿到了近55%的市場份額,遙遙領(lǐng)先于其它廠商。在這些基礎(chǔ)上,臺積電的毛利率已經(jīng)達(dá)到54%。

無敵的先進(jìn)制程

在推出10nm制程之后,臺積電在先進(jìn)制程領(lǐng)域就是無敵般的存在。10nm之后,該公司在業(yè)界率先量產(chǎn)了7nm制程芯片,目前,臺積電已經(jīng)生產(chǎn)了超過10億顆7nm芯片,該公司還率先推出了使用EUV技術(shù)的7nm+工藝。在7nm基礎(chǔ)上,推出了6nm工藝,這個(gè)平臺的一個(gè)主要特點(diǎn)是與7nm工藝平臺兼容,這樣,客戶很容易把7nm設(shè)計(jì)移植到6nm。

2021年6月,臺積電在一次技術(shù)論壇上首次發(fā)表了6nm RF(N6RF)制程,相較于前一代的16nm射頻技術(shù),N6RF晶體管的效能提升超過16%。臺積電表示,N6RF制程針對6GHz以下及毫米波段的5G射頻收發(fā)器提供大幅降低的功耗與面積,同時(shí)兼顧消費(fèi)者所需的效能、功能與電池壽命,還強(qiáng)化支持WiFi 6/6e的效能與功耗效率。

2020年,臺積電實(shí)現(xiàn)了5nm(N5)的量產(chǎn),與7nm相比,新工藝的速度提升了15%,功耗降低了30%,而邏輯密度則是前者的1.8倍。在良率方面,新工藝的進(jìn)展也非常順利。與此同時(shí),該公司還推出了增強(qiáng)版的N5P工藝制程,晶體管的速度提升了5%,功耗降低了10%,這給HPC帶來了很好的發(fā)展機(jī)會。

此外,臺積電還基于N5平臺推出了N4工藝,其速度、功耗和密度都有了改善。其最大優(yōu)勢同樣是與N5的兼容,使用5nm工藝設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠輕易地轉(zhuǎn)移到4nm平臺上。這也能保證臺積電客戶的每一代投資,都能獲得更好的效益。N4在2021年第四季度試產(chǎn),在2022年實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。

目前,臺積電正在為3nm制程工藝量產(chǎn)做著準(zhǔn)備,在這代工藝上,該公司會繼續(xù)采用FinFET。與5nm相比,臺積電3nm的速度將提升10%到15%,功耗將提升25%~30%,邏輯密度將是前者的1.7倍。

近日,臺積電召開了2022年Q1情況說明會,總裁魏哲家表示,預(yù)估3nm將于今年下半年出貨,2023年大規(guī)模量產(chǎn)。魏哲家稱3nm營收貢獻(xiàn)會是下一個(gè)大的成長節(jié)點(diǎn),等同5nm、7nm家族。而N3E制程將在3nm量產(chǎn)一年之后投產(chǎn),目前研發(fā)進(jìn)度超出預(yù)期,可能提前投產(chǎn)。

2019年,臺積電率先開始了2nm(N2)制程技術(shù)的研發(fā)工作。相應(yīng)的技術(shù)開發(fā)中心和工廠主要設(shè)在中國臺灣的新竹,規(guī)劃了4個(gè)超大型晶圓廠,主要用于2nm及更先進(jìn)制程的研發(fā)和生產(chǎn)。

臺積電2019年成立了2nm專案研發(fā)團(tuán)隊(duì),尋找可行路徑進(jìn)行開發(fā)。在考量成本、設(shè)備相容、技術(shù)成熟及效能表現(xiàn)等多項(xiàng)條件之后,決定采用以環(huán)繞柵極(Gate-all-around,GAA)制程為基礎(chǔ)的MBCFET架構(gòu),解決FinFET因制程微縮產(chǎn)生電流控制漏電的物理極限問題。MBCFET和FinFET有相同的理念,不同之處在于GAA的柵極對溝道的四面包裹,源極和漏極不再和基底接觸。

本周,魏哲家證實(shí),目前臺積電N2制程研發(fā)已走上正軌,晶體管結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)度都達(dá)到預(yù)期。預(yù)計(jì)臺積電將在2024年末做好N2制程風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)的準(zhǔn)備,并在2025年末進(jìn)入大批量生產(chǎn),2026年,首批2nm芯片將正式投入市場。

近期,有消息傳出,由于3nm研發(fā)工作已經(jīng)完成,即將量產(chǎn),臺積電決定讓3nm研發(fā)團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)戰(zhàn)1.4 nm制程工藝開發(fā),定于今年6月開啟研發(fā)工作,投入確認(rèn)技術(shù)規(guī)格的第一階段(TV0)開發(fā)工作。

成熟制程業(yè)界第一

不僅先進(jìn)制程處于領(lǐng)先地位,臺積電在成熟制程工藝(節(jié)點(diǎn)≥40nm)領(lǐng)域同樣占據(jù)市場領(lǐng)導(dǎo)地位,如下圖所示。

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圖1、成熟制程工藝市占率,臺積電排第一(來源:Counterpoint Research)

具體來看,以2022年第一季度為例,如下圖所示,40nm/45nm營收約占臺積電總營收的8%,65nm占5%,90nm占2%,0.11μm/0.13μm占3%,0.15μm/0.18μm占6%,0.25μm及以上占1%。這樣,臺積電在該季度成熟制程的合并營收占總營收的25%,還是很可觀的數(shù)字。

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圖2、臺積電2022年第一季度各制程營收占比

從歷史發(fā)展來看,臺積電于2004年開始從以0.11μm+制程為主的低端晶圓制造過渡到以40nm-90nm的更先進(jìn)制程工藝為主的晶圓制造,并于2011年底開始從以中低端為主的晶圓制造過渡到以28nm及更先進(jìn)制程工藝為主的晶圓制造。

在射頻方面,為了滿足客戶對于5G網(wǎng)絡(luò)高速、低延遲、以及大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求,臺積電提供了16nm及28nm射頻元件,通過提升截止頻率與最大震蕩頻率來支持射頻收發(fā)器設(shè)計(jì),采用40nm特殊制程強(qiáng)化擊穿電壓,在來自導(dǎo)通電阻與斷電容的乘積降低的相同效益下,支持射頻切換器設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

獨(dú)特的封裝技術(shù)

過去十年,臺積電已經(jīng)推出五代不同的基板上芯片封裝工藝,且涵蓋了消費(fèi)級與服務(wù)器芯片領(lǐng)域。

近些年,先進(jìn)制程工藝對封裝技術(shù)提出了更高要求,同時(shí),先進(jìn)封裝技術(shù)也可以彌補(bǔ)制程工藝的不足。因此,臺積電不斷在3D封裝技術(shù)方面加大投入。

2021年,在一次線上技術(shù)研討會上,臺積電披露了3DFabric系統(tǒng)整合解決方案,并將持續(xù)擴(kuò)展由三維硅堆棧及先進(jìn)封裝技術(shù)組成的3DFabric。

針對高性能計(jì)算應(yīng)用,臺積電于2021年提供更大的光罩尺寸,以支持整合型扇出封裝基板(InFO_oS)和CoWoS封裝方案,運(yùn)用范圍更大的布局規(guī)劃來整合Chiplet die及高帶寬內(nèi)存。

2021年,在HotChips33 年度會議期間,臺積電介紹了其最先進(jìn)的封裝技術(shù)路線圖,并且展示了為下一代Chiplet架構(gòu)和內(nèi)存設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備的最新一代 CoWoS 解決方案。該公司最新的第5代CoWoS封裝技術(shù),有望將晶體管數(shù)量增至第3代封裝解決方案的20倍。

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圖3、臺積電CoWoS封裝技術(shù)發(fā)展路線圖

未來,臺積電還將升級到第6代CoWoS 封裝工藝,其特點(diǎn)是能夠集成更多的Chiplet die和 DRAM。

針對移動應(yīng)用,臺積電推出了InFO_B解決方案,將移動處理器整合在輕薄精巧的封裝之中,提供強(qiáng)化的性能和功耗效率,并且支持移動設(shè)備芯片制造廠商封裝時(shí)所需的DRAM堆棧。

除了中國臺灣大本營,臺積電還將先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)拓展到了日本,日本經(jīng)產(chǎn)省表示,臺積電將在日本茨城縣筑波市設(shè)立研發(fā)據(jù)點(diǎn),總經(jīng)費(fèi)約370億日元,日本政府將出資總經(jīng)費(fèi)約5成予以支持。據(jù)悉,擁有領(lǐng)先封裝技術(shù)的日本企業(yè)Ibiden、半導(dǎo)體裝置廠商芝浦機(jī)械(Shibaura Machine )等與半導(dǎo)體有關(guān)的約20家日本企業(yè)有望參與研發(fā),重點(diǎn)就是Chiplet和3D封裝技術(shù)。

高水平管理

除了先進(jìn)技術(shù)這個(gè)“硬件”,企業(yè)管理這個(gè)“軟件”也至關(guān)重要,它會直接或間接影響企業(yè)的競爭力。

臺積電在晶圓代工業(yè)能確立霸主地位,關(guān)鍵就是具有領(lǐng)先行業(yè)的技術(shù)和良率,因此,對于這種技術(shù)高度密集,且對技術(shù)依賴程度很高的行業(yè),做好信息保密工作至關(guān)重要。臺積電在防止秘密信息外泄方面有其獨(dú)到見解。在該公司,技術(shù)開發(fā)由數(shù)十組工程師共同進(jìn)行,還需要相關(guān)供貨商密切合作,即使挖走部分工程師,想把臺積電的know-h(huán)ow都學(xué)到手,幾無可能。

在員工和產(chǎn)業(yè)鏈管理方面,臺積電同樣聞名業(yè)界。

首先,該公司極度重視穩(wěn)定生產(chǎn)及生產(chǎn)效率,一位經(jīng)手多個(gè)晶圓廠建廠案例的建造商高管表示,臺積電要求他們必須嚴(yán)格遵守建廠進(jìn)程,甚至要提前完工。臺積電對于供貨商在質(zhì)量和危機(jī)管理方面的要求極高,只要做過臺積電的生意,就能獲得業(yè)界的信任。一位臺積電前員工透露,公司非常重視與客戶的信任關(guān)系,對于材料供貨商的要求也很嚴(yán)格。

其次,根據(jù)前員工的說法,臺積電內(nèi)部每次開會,一開始與會者就要匯報(bào)前一次會議交辦的未解決事項(xiàng),也就是AR(action required,待完成任務(wù)或行動要求)。如果產(chǎn)線設(shè)備出狀況,負(fù)責(zé)部門一天得開好幾次會,而且每次開會時(shí),供貨商都必須提出解決方法。

再有,臺積電極度重視面對面溝通。該公司會把移動電話配給供貨商的工程師,即使是在半夜,只要產(chǎn)線有任何緊急狀況,供貨商工程師接電話后必須在兩小時(shí)內(nèi)趕到臺積電產(chǎn)線,以確保能盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)。

正是因?yàn)樵谥瞥坦に?、封裝技術(shù)、人才、企業(yè)管理等方面具備明顯優(yōu)勢和先進(jìn)理念,才使得臺積電在全球晶圓代工業(yè)內(nèi)獨(dú)占鰲頭,具有極大的影響力和示范作用。




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