从代工厂看先进制程

来源： 半导体产业纵横

台积电已于近日发布了2021年第四季度财报。数据显示，台积电7nm及以下制程贡献营收达到一半。其在先进制程的发力可见一斑。魏哲家还预计，台积电将于2025年推出2nm芯片。

业界普遍将7nm及以下制程归为先进制程，目前，只有台积电和三星在先进制程上有量产能力。面对先进制程，市场一方面在高调喊出补充28nm制程，一方面头部企业很诚实地给有7nm以下代工厂下单。市场也在用产能投票，主攻先进制程和主攻成熟制程的代工厂可能因此分流。

1、望尘莫及的台积电

在本次台积电的发布会上，台积电表示到2025年，将投入预计440亿美元用于研发，八成费用将用于先进制程。

2021年全年，台积电7nm以上制程占比继续减小，而7nm营收占比上涨2%，5nm占比提升最大，2021年底达到19%。目前，台积电5nm制程工艺已经逐步从N5过渡到N4。 

2021年10月，台积电正式推出N4P，但仍属于5nm工艺版本。它是台积电继 N5、N5P、N4 后的第四个 5nm 工艺。在前几日召开的台积电财报发布会上，台积电表示N3将计划于2022年推出，N3E将于2023年推出。当N3开始风险试产时，台积电将率先进入3nm时代。台积电曾经表示，N3将继续使用FinFET晶体管技术，业内人士称这表示3nm仍然不是台积电的极限与瓶颈。

早在2020年，有消息表示台积电已经在2nm的制程上取得了研发进步。与3nm\5nm使用的FinFET晶体管技术不同，台积电2nm技术将使用MBCFET技术（多桥通道场效电晶体技术）。这一技术仍然以GAA为基础，以此解决FinFET因制程微缩产生电流控制漏电的物理极限问题。

此前在2021年年初，台积电公布300亿美元年度预算，其中80%将会投入到7nm及以下制程的芯片研发与晶圆产能扩张。而数据证明，高额的投入给台积电带来了丰厚营收回报，2021年，台积电在5nm的营收已超2300亿元新台币，比去年多了1400亿。有供应链人士称，台积电5nm代工最大客户是苹果，iPhone 13所用的A15处理器以及MacBook的M1/M1 Pro/M1 Max等芯片都是台积电的5nm订单。苹果给台积电贡献了超过1/4的营收，成为台积电先进制程的最大试验田。此外，AMD的Zen4处理器以及联发科的天玑系列、高通骁龙也都是台积电的大客户。

来源：Digitimes asia、彭博社

虽然 2022年刚开始不到1个月，但是台积电预收款已创新高，各大fabless已经预付1500 亿新台币的款项，相比于去年第三季度旺季的预付款1063.29 亿新台币仍然高出一截，这与此前Q1的传统淡季相比，结果令人咋舌。而预付款中，多是AMD、苹果、NVIDIA 下的先进制程订单，有报道称，苹果已经为A16处理器包下12-15万片4nm产能。

2、三星落后半步

The Information Network曾经预测，台积电领先三星在晶圆代工的先进制程产能规模约242%到460%不等。市场预估2021年台积电5nm的月产能已经可以稳定在12万片，而三星的5nm月产能约为3.5万片。

三星电子表示，通过其S3和S4晶圆厂的生产以及2021年S5晶圆厂第一阶段上线，该公司目前的综合代工产能已增长至2017年水平的1.8倍。而到了2026年，随着S5进入第二阶段，三星预计在美国的工厂将可以量产，其总产能预计将达到2017年产量的三倍以上。

在更为先进的制程上，三星同样落后于台积电。在台积电继续围绕FinFET打造3nm时，三星已经转向GAA，无法在FinFET继续延申。台积电按照N7\N5\N3的技术进行迭代，而三星按照7LPP\5LPE、4LPE进行演进。在5nm上，N5领先于5LPE，专业人士称5LPE不能算是完整的工艺迭代，其晶体管密度在“命名”和“实际”之间保持了较大差距。台积电为华为生产的麒麟9000和三星为高通生产的骁龙888的表现就说明了这个问题。

三星为高通生产Gen1，台积电为联发科代工9000，同为4nm，后者表现更好。来源：Geekbench

曾经，三星电子因为良品率问题一直受到Fabless诟病。全球5/7nm工艺的主要客户中，只有高通、英伟达和IBM表示愿意采用三星电子的先进工艺技术，苹果、联发科、AMD、英特尔、赛灵思、博通都与台积电保持稳定的合作关系。

2022年，有消息称，高通和英伟达也开始在台积电下单，如果三星电子先进工艺的成品率低于他们的预期，他们可能会将更多订单转移到台积电。如果是这样，三星电子将更难从其他潜在客户那里获得订单。

2022年将仍然是台积电与三星两家代工厂晶圆产能独大的局面。作为最大的Foundry,台积电不与客户竞争，凭借稳固的客户关系形成代工的规模经济，对fabless和台积电本身带来好处。不过，三星也有其优势。三星有生态系统整合与终端产品市场积累，对部分想要出海的半导体厂来说更有诱惑，这些公司可以与三星商讨代工与产品两条路径，代工结束后加入三星的产品中也不是不可能。

3、疯狂赶上的“圈外人”

如果说先进制程是个圈，英特尔或许是离这个圈最近的“圈外人”。

2022年1月21日，英特尔在美国俄亥俄州建厂的消息引起大量关注。英特尔计划200 亿美元建造两座先进制程工厂。英特尔表示将于2022年底开始建设，将于2025年开始生产。该计划最终的投资额或将高达1000亿美元，共覆盖建设8家制造厂。

这是英特尔近 40 年来首次在新地区投资建设晶圆厂。IDM2.0公布之后，这次的建设将是策略性的。面对台积电、三星在半导体制造上的大举投资，英特尔也在积极应对。围绕2/3nm先进工艺，也许我们可以看到三家在对决。

此前《Digitimes》报导，虽然英特尔指出，台积电7nm制程电晶体的密度，不过只相当于自家10nm，但主要服务自家设计生产产品，并非其他IC设计公司。据美国科技网站SDxCentral消息，英特尔7nm制程处理器延后至2023年推出，台积电更先进3nm制程芯片则于2022下半年就开始量产。

根据英特尔IDM 2.0 roadmap，当俄亥俄的新工厂开始量产时，英特尔将达到Intel20A 节点（5nm 制程），这时英特尔将重新回到与台积电、三星相同的领先地位。

ASML在1月19日的财报发布会上更侧面表露了英特尔的大手笔投资，英特尔已在本月向 ASML 发出了此类机器的第一笔采购订单。第一台EUV原型机将于 2023 年完成，预计由 IMEC装机，2025 年后将量产，第一台EUV原型机将交付给英特尔。

4、成熟制程市场闷声发财？

在2021年Q4的财报发布会上，台积电表示2021年全年的利润率是51.6%，比2020年下降1.5个百分点，不及预期。摩根大通预测，这与5nm的增产成本有关。而相反的是，中芯国际、华虹的利润率接连季度上涨。两者是全球成熟制程的代表，在缺芯的浪潮中， 28nm的半导体产品炙手可热，这成为中芯国际等公司营收的最大来源。

无独有偶，美国CNBC报道，芯片代工大厂格芯首席执行官Tom Caulfield表示，自2020年8月以来公司产能就不足，产能利用率超过100%，到2023年底产能全部售完。他指出5~10年大部分时间，格芯将追求供应而不是需求。

2018年，格芯做出策略性重大决定，停止在台积电和三星等代工企业投资的先进芯片制程的竞争，专注不那么先进但仍至关重要的制程。Tom表示，这个决策给格芯带来了不一样的发展。

同样在2018年，联电宣布不再投资12nm以下的先进制程，这一年联电采用了共同总经理制后，新上任的两位高管做出了一项极为大胆的举动。联电表示，公司已经疲于追逐台积电。别人刚一追上，台积电就迭代，客户就会选择台积电。联电公开表示，“我们的 EPS（每股税后纯益）是用力拧毛巾挤出来的…（此后），ROI 将是我们决策的重要指针。”

主动退出先进制程竞争的格芯、联电，都在成熟制程寻找到了自己的安心之地。但是，对于想要进入先进制程但是没法购买EUV的中芯国际，可能，不是最优解。

封面图片来源：半导体产业纵横

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