制程之争台积电是如何一步步崛起的？

在全球缺芯的背景下,台积电再一次站上了风口浪尖。

根据TrendForce与东兴证券研究所整理数据显示,2019年全球纯晶圆代工厂分地区市场份额,中国台湾(台积电+联电+世界先进+方品)占据市场60%,中国大陆(中芯+华虹)占据市场6．0%,韩国(三星+东部高科)占据市场19．5%,而在芯片代工这个领域内,台积电的霸主地位是否依旧无可争议?

2021年4月,据台积电公开消息,台积电将要在南京扩产28nm芯片2万片,这对于月产270万片芯片的台积电而言,不过九牛一毛。回想2020年,台积电断供华为,不仅让台积电失去了中国的大部分市场,面对后续产能的覆盖更是一个大问题,所有的动作对于台积电来说都是机会。

大陆也已经拥有制作28nm芯片技术,但在全球缺芯的状况下,上游材料才是大陆最为紧缺的。由于晶圆制造材料包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP抛光材料、湿化学品、溅射靶材等。其中硅的占比最高,约占整个晶圆制造材料的三分之一,而恰恰日企垄断市场硅片近50%的份额,台积电与日企信越、SUMCO等硅片巨头有长期的合作。显而易见,台积电在大陆市场的出现,只为抢夺大陆低端市场。

最重要的问题在于,家喻户晓的台积电的背后又是怎么样一步步成为2020年台湾贡献GDP50%的企业的?

一、台积电崛起之路

台湾体积电路制造股份有限公司于1987年正式成立台湾,以下简称台积电。在张忠谋决定建立台积电开始,芯片市场早已崛起,台积电并非芯片起家第一户,但却是纯晶圆代工第一家,在当时并不过热的中国市场,台积电的出现为时不晚。

在初立的台积电并不被市场看好的情况下,张忠谋毅然决定做世界最大的晶管体代工厂。面对早已占据市场的三星、英特尔、摩特罗拉等,期间不乏困难重重,订单少已经成为最正常不过的现象。

屡屡碰壁中,1988年张忠谋通过私人交情得到了英特尔的订单的同时也获得第一项专利进而成立北美子公司,这才让台积电从绝望中重新振作起来。紧接着1990年首次获得国际级半导体企业的质量认可,订单从这时起得到了稳步上升,

其次,台积电的稳定发展也离不开80年代台湾的急需发展,得天独厚的天时成为了台积电发展最好的根基。

根据往年数据,台积电从2005年至2015年毛利率就高于同行,2011年28nm晶圆技术得到突破,早于三星一年,格罗方德两年,华联电子三年,中芯国剧四年。直到后来的10nm、7nm、5/6nm的技术突破都超前于三星、格罗、华联、中芯,一举"反客为主"。这些技术的领先,大部分源于台积电拥有专业团队以及在其历史生产过程中开发的数十项工艺技术所获得。

加上汽车MCU供应商对台积电16nm、28nm、40/45nm、65nm、110/130nm依赖程度高,形成了台积电在晶圆代工市场占有率逐渐扩大,设备需求也同时增加,作为行业霸主,对上下游保持强势的议价能力。

"血战"三十年,占据全球晶圆代工产的52%,台积电独占霸主地位。是鹬蚌相争还是突破自身在晶圆代工"驻地生根"?

二、中芯国际落后,英特尔错失市场

1978年,英特尔生产出了著名的16位8086处理器,是所有IBM PC处理器的基础。1981年,IBM生产的第一台电脑使用英特尔的8086芯片,一战成名。从此英特尔在8086芯片基础上推出迭代版本80286、80386、80486,这也是当时"x86"系列把英特尔送上半导体行业一哥位置的开始。

如此不可一世的英特尔是怎样被三星台积电赶超进而跌落神坛的呢?

时间起源从21世纪说起,当时英特尔仍在中规中矩发展,从x86系列开始就专注于芯片的更新迭代,面对AMD的奋力追赶,英特尔依然坐稳了半导体一哥的位置。事情发生转变在2011年,不断推陈出新的半导体市场发生了变化,移动设备、移动互联网蓬勃发展,风靡在整个电脑市场的PC不再占据半导体的主导地位。对于手机领域而言,英特尔早已知道自己在选择CISC就已经错失移动市场。

所谓兵败如山倒,根据数据中心显示,英特尔的产品结构32．63%属于物联网,60．84%属于PC与收购Mobileyeye业务,但所有产品实质上都是同一性质,英特尔对Mobileyeye的收购是想要从汽车领域介入移动端。从2021年4月15日台积电发布了Q1季度财报来看,台积电在移动领域总营收为3624．1亿元新台币,净利润为1397亿元新台币,权威预测台积电最快2024年超越英特尔。但我们认为,在移动端,英特尔显然不是台积电的对手,英特尔想要在移动端以及下一个移动领域进行铺张,在移动端拥有一席之地,从而避免被市场抛弃,还有更远的路要走。

中芯国际2021年公布的数据显示,市场份额仅仅只有5%。究其原因,这恰好是中芯国际在代工工艺技术上的缺失,提高对资本支出成为首要。祸不单行,根据了解,荷兰光刻机巨头ASML也拒绝向中国相关的企业出售光刻机。消息一公开,对中芯国际无疑是最致命的打击。荷兰ASML表示自己并不愿意失去中国市场,面对贸易摩擦,没有任何企业可以独善其身。在晶圆代工市场份额上,中芯国际已经落后于三星台积电。在制程设备上,如果迟迟缺乏光刻机,那便会成为中芯后续在半导体市场份额上最降维的打击。

三、三星台积电芯片制程之争

三星成立于1938年,当时的三星是主打食品出口,而三星正式建立晶圆厂接触芯片是2005年,三星十分清楚市场对芯片的需求远远不止于此,因此,三星从2010年开始大量投入资金扩大产能,十年总投入932亿美元,逐渐缩小了与台积电的差距,相较于晶圆技术节点的突破,三星与台积电也相对持平。基于三星接触芯片晚于台积电,也为三星现落后于台积电埋下了伏笔。那么台积电在半导体上就一定方方面面举世无双吗?

就现在而言,当下拥有3nm晶圆技术的代工厂只有三星与台积电。EUV光刻机又是制造晶圆最重要的设备,荷兰ASML(阿斯麦)是唯一可以生产EUV光刻机的大厂,据网上公开消息,4月9日,台积电已经从ASML下单订购了至少13台Twinscan NEX EUV光刻机。

而媒体报道,4月13日三星已决定不惜一切代价确保来自头部厂商的半导体设备供应,这其中就包括荷兰ASML的光刻机。接下来至关重要的,除了快速抢夺芯片空缺的中国市场还要面临着赶超彼此的芯片制程工艺。

在半导体市场,于三星和台积电,先进的芯片制程工艺意味着与上游IC设计商的合作以及芯片原材料设备商的谈价优势。

今年是台湾56年一遇的干旱,干旱最严重地区是台积电大部分工厂的台中市。从台积电成立至今已经34年,半导体的制造对环境的影响开始显现。但是在芯片工序制造过程中需要大量的淡水,而台湾新竹又是台积电作为量产先进晶圆的厂地。我们认为如若台湾地区继续干旱,对台积电在台湾新竹工厂的生产将造成威胁。

四、提高竞争壁垒 加强区位优势

台积电位于台湾新竹,并没有完完全全沿海的优势。台湾是一个36013．73平方千米的小岛,缺乏煤矿石油,根据网络信息,台湾主要就是通过核电、火电、水电以及风力发电。对于制造晶圆而言,全年365天都需要电的维持,而芯片制造厂对供电稳定性要求也极高,在保证供电充足,制造芯片需3000多道工序,每一步都需要消耗大量的电能,不受影响的情况还是不能够完完全全保证的。在区位上,台积电最大的对手无非就是自己。

进行产业布局,摆脱单一生产位置,一直都是台积电想做也在努力突破的问题。建厂无非是缩近与设备合作商以及代工芯片客户的距离,想要实现投入小于产出,必须解决建厂所需资金与昂高的劳动力。根据2020年公开消息称,台积电将投资120亿美元在美国建厂,我们认为,台积电的制造设备也都进口欧洲。

高通的总部在美国,高通的芯片代工也是台积电,无论是技术交流还是商业往来都是最好不过的方式。虽然建厂在美国,但也同样面临着一个难题,那就是产业链。上海具备最完善的芯片产业链,特别是下游一流的封测技术,想要在北美拥有同样完善的产业链,暂时需要等待。

加快晶圆技术节点

2019-2021年台积电资本支出都在15-16美元之间,支出占比大于同行。随着晶圆技术逐渐突破,晶圆代工市场占比增大,资本支出逐渐递增也在意料之中。5nm、6nm晶圆的制作需要采购ASML的EUV光刻机,对比EUV光刻机2020年台积电的采购量,2022年3nm的生产,EUV光刻机也需要增加。

目前台积电的芯片制造设备大都来自于欧洲,分散与设备商的合作,减低风险。

2021年全球半导体设备市场有继续增长的可能,国内晶圆体有望得到提高,设备采购逐渐转向国产化可以成为选择,中国大陆半导体设备市场在全球比重中也逐步提高,2018年保持在20%,2020年中国市场半导体设备销售分别是35/46/56亿美元,同比增速高于全球。如若中国市场丢失,在同行竞争力面前台积电将失去得更多。

现在的中国经济发展也将逐渐强大,在这个高潜力的市场里,无论是产品需求还是制造环境,都有着极大的机会。想要拥有更硬核更稳固市场地位,一切都应"有备而来",不敢说移动设备是yyds,就像PC再强大也阻止不了移动电子的问世。但为后续移动设备的延伸,强劲的技术必不可少。虽然2011年至2021年,台积电成功甩下中芯国际、华虹、三星以及华联等。但面对半导体行业更容易快速更新换代的手机、汽车、移动电子,台积电更需要维持好接下来的每一个技术节点。

对于台积电而言,继续覆盖市场才是后续发展的重潜力,虽然台积电对代工市场的份额占比毋容置疑,但与更多高质量潜在的IC设计商和设备商合作仍然最为关键,无论是在建厂或收购方面都可以量化成本。在这之前,台积电需要形成自己独立的技术专利,众所皆知,台积电拥有专业的技术背景,这些专业的技术大都源于美国,台积电现在要做的就是加强属于自己的晶圆技术。就像自己的碗一定要端在自己的手里,拥有产品技术才能用有对自己更多的决定权。

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