2020年5月15日,台积电官宣赴美建厂,首座晶圆代工厂落户亚利桑那州,原操持2021年动工并于2024年量产,采取当时最前辈的5nm工艺,方案月产能20000片晶圆,估量总投资120亿美元。
受制于当地人才、配套资源等诸多成分,台积电在美国的量产操持几次再三推延,目前预期的韶光是2025年上半年,延期靠近一年半。

虽然量产延期,但投资总额和建厂规模却在不断加码——从最开始的120亿美元,提升至二期的400亿美元,到现在第三期扩大到650亿美元,工厂则从1座增加至3座,对应的量产韶光分别为2025年、2028年和2030年,而量产的工艺,则从最开始的5nm,增加到3nm、2nm。
这种规模量级的投入,与现任总裁魏哲家高喊的“(美国)掏空台积电,门都没有”略有偏差,但他也表态过“把根留在中国台湾”的决心,合理的阐明是——到2030年,台积电1nm、1.4nm开始在中国台湾量产,也便是魏哲家口中的根。
台积电制程工艺路线图,2025、2027和2030年,分别量产2nm、1.4nm和1nm工艺
“加钱”、“加码”的可能不止台积电,也包括三星和英特尔。
2021年,三星宣告操持在德克萨斯州泰勒市建立10座半导体工厂,估量在2042年之前落成,总投资超过2000亿美元,覆盖10000个新增就业机会。作为2000亿美元总投资的一部分,现在三星又操持在当地再新建第二座晶圆厂以及一座封装厂,累计投资将达到440亿美元。
同样也是2021年,英特尔官宣在亚利桑那钱德勒市建立Fab 52和Fab 62两座工厂,操持量产20A(等效2nm)工艺,总投资200亿美元,2024年落成。2022年,英特尔再度宣告新增投资200亿美元,在俄亥俄州哥伦布市新建两座工厂,2025年开始量产Intel 10工艺。
巨子们分走大半个蛋糕
2022年,美国政府颁布《芯片法案》法案,提出了527亿美元的补贴操持,个中390亿美元(约合公民币2821亿元)作为直接赠款,补贴给参与前辈制造回流的企业。
补贴规模相称丰硕,但下发却几次再三推迟,紧张玩家的建厂操持也相应有所延迟。
按原操持,法案履行的2022年即发放190亿美元,2023-2026年每年发放50亿美元,但履行进度远掉队于操持,到2023年下半年才向国防承包商BAE Systems发放第一笔3500万美元的补贴。
现在回过分来看,如果把补贴下发进度缓慢,建厂落地节奏不顺,以及头部晶圆厂都先后加码投资结合起来看,合理的阐明只有一个——美国商务部和英特尔、台积电们在相互博弈,以争取到自己的利益最大化。
站在美国政府的角度,建厂资金投入规模足够大,工艺要足够前辈,能够兼顾到当地就业政策乃至是对少数群体的支持;站在晶圆厂的角度来说,补贴应足够的丰硕,也要综合考虑市场环境,客户需求。
芯片法案直接赠款部分总计390亿美元,三星的补贴暂未公布,外界估量其最少可拿到60亿美元赠款额度
到目前为止,台积电、英特尔等头部企业基本都拿到了相应的补贴礼包,三星也该当会很快领取到相应额度,外界预期其直接赠款部分最低将达到60亿美元。
以此打算,总计390亿美元的直接赠款,已发放完220亿美元额度,仅台积电、英特尔和三星三家,就霸占了390亿美元直接赠款的50%以上。
如果没有所谓的《芯片法案》2.0版本进行资金补充,那么接下来每年都将会从剩余的资金池中下发一部分。
这里也要把稳一个观点,现阶段下发的全部都是额度,不代表终极企业的入账。详细的下发规则,要根据企业与美国商务部签署的协议来实行,而这份协议则是未公开部分。不过,《芯片法案》原文明确提及了赠款的一些禁用场景,例如股票回购,也哀求得到赠款额度的企业供应资金利用情形报告。
翻译过来便是——这笔钱规定你是用来投资建厂的,别瞎花。如果创造有违规行为,美国商务部有权收回。
“瓜分”还是被“碾压”?
美国政府推出《芯片法案》的初衷是推动前辈制造回流,参与者们则各自怀揣着在晶圆代工领域重振雄风的梦想。
台积电稳坐晶圆代工“天下第一”多年,英特尔和三星作为追赶者,也先后提出了“天下领先”的目标。英特尔的长远目标是到2030年景为天下第二, 三星半导体更进一步,操持到2030年景为该领域的天下第一。
2022Q2-2023Q4晶圆代工营收市场份额,台积电高居第一,三星Foundry 位居第二。
根据Counterpoint供应的数据,截止到2023年Q4,按营收份额占比,台积电凭借61%的市场份额,牢牢霸占天下第一的位置,三星晶圆代工业务的营收份额占比14%,位居第二,英特尔暂时归属在其它类当中。
理论上,三星晶圆代工业务须要吃掉台积电至少23.5%以上的份额,才有可能凭借37.5%的份额,成为晶圆代工天下第一。
吃下台积电23.5%的份额,如果从理论变成现实,在靠近客户的市场盖晶圆代工厂,供应产能是追赶者们迈出的第一步,然而建晶圆厂不是本日投资,来日诰日就能得到产能,这中间至少须要3-4年韶光的转化过程,而且至少是建立在有客户订单和市场回暖的条件下。
加速建厂节奏才有追赶并超越天下第一的机会,但实际上我们看到的是,英特尔和三星的量产都向后顺延了至少1年的韶光,这就要给两家2030目标打一个问号。
当然,台积电的量产虽然也相应延后了一年半韶光,但建厂量产的节奏推进的却是最快的,一些紧张的设备都已经开始进场安装调试。
领先者反而跑的更快,情由也很大略——客户太多了,需求也在回升。
台积电基本的前十大客户覆盖了苹果、英伟达、AMD、联发科、高通等一线半导体厂商,2023年度贡献了其90%以上的营收,仅苹果、英伟达两家就贡献了超过250亿美元的营收,占比靠近40%。
台积电今年以来的产能利用率大幅攀升,3nm的产能利用率达到95%,4/5nm的产能利用率近乎满载。而在前辈封装方面,去年下半年就开始大幅增加CoWos的产能。
客户和需求在加速台积电建厂扩产能的节奏,英特尔和三星则显得更加慢热,这种情形下,营收市场份额差距有可能被拉得越来越大,想要吃掉台积电的营收份额,更像是一个空想主义目标。
对付这两个紧张追赶者来说,实现芯片制造“遥遥领先”的空想,剩下不到6年的韶光,“韶光紧,任务重”。
随着台积电“抄作业”
台积电不仅是被追赶者,也是不错的“抄作业”工具。让台积电先踩坑,是追赶者们建厂几次再三推迟的另一个缘故原由。
无论是美国生产本钱大幅上涨问题,还是闇练工人与工会的博弈问题,又或者是配套供应商落地的问题,台积电对这些问题的解法,都有可能给英特尔和三星们供应有代价的方法论。
特殊插一句,美国《国会山报》(the hill)刊登了《DEI杀去世芯片法案》的文章,声称《芯片法案》引述了至少19条帮助少数群体的条款,过度强调“多样性、公正性和原谅性”(DEI,Diversity、Equity、Inclusion),以至于企业在用人上不得不照顾到这些群体,进而增加人力本钱。
换句话说,美国并非供应不了晶圆制造所须要的闇练工人,而是在少数群体中找不到。毕竟,过去三星和英特尔也在美国制造芯片,也没有缺少闇练工人的反馈。
台积电紧张制程节点营收占比
除了让台积电先踩坑,其工艺、营收和客户来源的构成,同样有抄作业的空间。
● 按制程工艺划分,台积电28纳米以下前辈制程的营收占比在2023年Q4打破75%,个中3nm和5nm占比更是达到50%;
● 按照营收业务构成划分,高性能打算和智好手机芯片贡献了台积电2023年Q4的85%以上的营收;
● 按地区划分,北美地区客户给台积电贡献的收入超过七成,达到72%。
三星和英特尔想要“遥遥领先”,路径也很明确——聚焦5nm以下前辈工艺、聚焦高性能打算与智好手机芯片、聚焦北美地区。
还是以三星为例,其晶圆代工业务中,智好手机芯片板块的份额超过一半,达到54%,高性能打算凭借19%位居第二,存在过度依赖智好手机芯片的问题,如果要抄作业,按照当下的“风口”,高性能打算业务就须要重点打破。
BusinessKorea表露了一份三星晶圆代工业务的路线图,其目标是到2028年,实现营收构成调度,将智好手机芯片等移动业务营收贡献下调到30%以下,高性能打算对营收的贡献提升到32%,而外部客户的数量则要翻一番。
硅谷巨子的Plan B
对付晶圆厂来说,没有客户就不存在产能利用率,就意味着亏损,如果亏损,就没必要扩产。
三星晶圆代工业务虽然位居天下第二,紧张客户还是三星旗下的芯片设计团队,也包括英伟达的部分封装业务,3nm的首发客户乃至没有提及名称,其他则包括一些有名度相对较低的企业,大客户如苹果、高通早已转向台积电怀抱,谷歌、特斯拉、AMD也还勾留在传闻阶段。
只管短缺代表性的大客户,三星的前辈工艺的产能利用率还在提升,去年下半年外媒宣布称,其5nm、7nm的产能利用率已经达到90%,而官方此前也对外宣告,2023年度订单量创历史新高。
AMD被认为是最有可能转单三星的客户之一,但苏姿丰在活动上则反问提问者“你相信韩媒吗”,这看上去更像是打太极,而不是辟谣,毕竟说这话的场合位于中国台湾的活动上,强调和当地供应商的互助顺理成章。但从硅谷的供应链大师们的态度上来看,在台积电的前辈产能被苹果、英伟达近乎包圆的情形下,没有Plan B反而不合理。
比较之下,英特尔在大客户方面已经开始有转机,此前已经官宣了利用18A工艺给微软代工的150亿美元大单,其他客户还包括亚马逊,联发科等,不过由于代工业务起步较慢,英特尔整体的盘子更小,其营收份额还被划在环球晶圆厂排行的“其他”类当中。
GTC2024现场,黄仁勋为三星旗下最新的12层堆叠的HBM3e 12H产品署名,“黄仁勋认可的”
英特尔缺少外部代工履历,反过来又是三星的强项,包括为苹果、高通代工移动处理器,只管从结果上来看不怎么空想。
更主要的是,三星拥有英特尔所没有的撬动代工订单的“杠杆”产品——HBM存储,包括最新的12层堆叠的第五代HBM3e产品,目前已经开始供应样品,这是目前AI算力芯片绕不过的关键,包括英伟达、AMD都在排队等产能,这个军队乃至排到了2025年。
如果说英伟达凭借H100、B200这些产品卡了算力需求的脖子,那么HBM的产能,则卡住了英伟达们的脖子。
公开信息显示,英伟达几近买空了SK海力士的产能,其最新的B200 GPU,搭载了8颗HBM3e芯片。
借助关键的“杠杆”产品,通过产品换订单,这种捆绑策略也比较常见。比如节制算力分配权的英伟达,当客户采购H100系列芯片,都会捆绑其他产品,比如L40系列,乃至是网卡、交流机等,而三星当年拿下苹果处理器代工业务,其NAND闪存的供货能力也成为撬动代工订单的主要杠杆。
良率是晶圆厂生命线
拥有一个英伟达、AMD这样的巨子客户具有更明显的指向意义,条件是搞定关键的良率。
三星是天下上第一家在3nm导入GAA架构的晶圆代工厂,英特尔则已经晒出可1.4nm(14A)工艺的路线图,前者多次在良率上栽跟头,导致丧失落苹果、高通的订单,3nm乃至被传出了“良率为0”的,而英特尔虽然“4年5个制程节点”的操持很宏伟,但短缺量产的验证。
从苹果这样的客户角度出发,最核心的诉求一定是在可预期的良率下,生产出性能符合标准的产品。但搞定良率这件事,从来都不是一帆风顺,台积电也是如此。
研究机构Arete Research高等剖析师布雷特·辛普森曾在报告中指出,采取FinFET架构的台积电3nm制程的苹果A17芯片,初期良率在55%旁边,每个季度良率可以提高5%旁边。如果该数据准确,台积电3nm当前的良率该当靠近70%。
看点不仅在于每个季度5%的提升,还在于从55%到70%良率中间的本钱,这部分台积电大方的选择了为苹果兜底。
以是说,台积电成功不仅仅表示在制程工艺上,也在于和客户的协同,其支持做事覆盖设计、生产、测试等诸多环节,单就苹果A8这颗芯片,台积电就配备了一支100人规模的One Team支持团队,这等同于帮助客户在设计、研发环节降本增效。
而苹果在台积电的驻厂工厂师更是达到了千人的规模,也正是这种需求和产出,或者说设计、研发与生产的协同,成为台积电高良率的担保。如果三星、英特尔要“抄作业”,这里该当划个重点。
良率是客户的产品需求,也是晶圆代工厂的生命线。
业界普遍认为,晶圆代工的良率达到85%,乃至是90%才能实现盈亏平衡。台积电的3nm正在逐步靠近这个指标,但三星3nm的良率还只徘徊在30%-60%之间,间隔盈亏平衡线还很迢遥。
作为追赶者,抢先推出更前辈工艺制程、架构的产品,进而吸引追求“摩尔定律”的客户,是一件合理的事情。不过,抢跑也要承担良率不佳带来的“翻车”风险。
当然也有一种不考虑良率的分外情形——前辈设备和供应链遭遇卡脖子,不得不借助老款设备,通过分外的技能工艺生产前辈制程芯片,比如利用DUV多重曝光光降盆7nm、5nm芯片,在这种情形下,有产出的意义要远高于良率这个话题。








