本钱太高，台积电也撑不住了
来历：半导体工业纵横
4 月下旬，台积电发布了一种新版别 4nm 制程工艺——N4C，计划在 2025 年上线量产。这款工艺产品的中心价值是下降了本钱。
尽管台积电的大部分精力都会集在其抢先的制程节点上，如 N3E 和 N2，但在未来几年，很多芯片仍将继续运用 5nm 和 4nm 制程。N4C 归于该公司 5nm 制程系列，为了进一步下降制作本钱，N4C 进行了一些修正，包含从头构建其标准单元和 SRAM，更改一些规划规矩，以及削减掩膜层数量。经过以上改善办法，N4C 能完成更小的芯片尺度并下降出产杂乱性，然后将芯片本钱下降 8.5% 左右。此外，N4C 具有与 N4P 相同的晶圆级缺点密度率，由于芯片面积减小，N4C 将完成更高的良率，良率进步，就意味着本钱下降。
台积电表明，N4C 为客户供给了多种挑选，以在本钱效益和规划作业量之间找到更好的平衡。
2023 下半年，台积电为客户量产了 3nm 制程芯片，版别是 N3B，它的高本钱是一个问题，在进一步优化 3nm 工艺，以下降本钱的一起，台积电又推出了 N4C，充沛表现出那些期望运用更具本钱效益的 FinFET 制程节点客户的心声。
跟着先进制程工艺开展到 3nm，在本钱压力面前，强如台积电这样的晶圆代工大厂也不得不想办法节省，以节省本钱开销。
财报与本钱开销表现本钱压力
台积电 2023 年第三季度的财报显现，季度营收 172.8 亿美金，环比添加 10.2%，但同比下降 14.6%。由于全体营收添加状况欠安，台积电显着缩短了最近 3 年继续高企的本钱开销。
2024 年 4 月 18 日，台积电发布了 2024 年第一季度财报，其间，最受重视的两项数据是营收和毛利率。在这一季度内，该公司单片晶圆（等效 12 英寸）收入约为 6228 美元，环比下降 407 美元。进入一季度，3nm 出货量下降，拉低了产品均价。
该季度内，台积电均匀固定本钱（折旧摊销）约为 1671 美元/片，环比添加 73 美元/片，3nm 的量产带动折旧摊销总量提高，然后带动单位固定本钱添加。均匀可变本钱（其它制作费用）约为 1252 美元/片，环比下降 266 美元/片。
综上，单片毛利为 3305 美元，环比下降 214 美元，单位价格削减了 407 美元，单位本钱削减了 193 美元。
尽管 3nm 的量产能带动该公司出货均价提高（提高至 6000 美元以上），对毛利率有正向效果，但一起，本钱端的添加影响了毛利率。结合该公司对下季度的毛利率指引（51%-53%）来看，其毛利率仍将继续在低位徜徉。别的，二季度电力本钱的添加，也将对该公司毛利率产生影响。
从以上财报数据可以看出，台积电面临着较大的本钱压力，有必要想办法下降本钱。
进入 2024 年今后，传台积电将在原计划的基础上添加全年的本钱开销（原计划 280 亿~320 亿美元），但一季度财报发布会上，该公司表明，将保持本来的本钱开销计划不变。这是台积电对全年市况研判，以及本钱操控需求归纳考量的成果。
不久前，EUV 光刻机龙头 ASML 发布了 2024 年第一季度财报，营收为 52.9 亿欧元，低于商场预期（54.7 亿欧元）。本季度收入下滑，很重要的一个原因是台积电及韩国客户拉货显着放缓了。EUV 和 ArFi 是该公司的首要收入来历，约占有其收入的 70%。本季度收入的同比下滑，首要是客户对 EUV 等产品的拉货放缓形成的。
全体来看，ASML 的财报不太抱负，收入和赢利都呈现显着下滑。作为大客户，台积电对 EUV 设备需求的削减，直接导致 ASML 营收下滑。这也从一个旁边面表现出台积电对本钱操控的考量。为了处理本钱，台积电将作业重心放在了先进封装方面，由于它既能满意客户对先进制程芯片的订单需求，一起还可以节省本钱，相对而言，台积电对 EUV 光刻系统的需求削弱了。
更先进制程的高本钱
4nm 和 3nm 是现已量产的制程，本钱现已如此之高，正在预备量产的 2nm 制程本钱会更高。
International Business Strategies（IBS）的分析师认为，与 3nm 处理器比较，2nm 芯片本钱将添加约 50%。
IBS 估量，一个产能约为每月 50000 片晶圆（WSPM）的 2nm 产线的本钱约为 280 亿美元，而具有相似产能的 3nm 产线的本钱约为 200 亿美元。添加的本钱，很大一部分来自于 EUV 光刻设备数量的添加，这将大大添加每片晶圆和每个芯片的出产本钱，而可以接受如此高本钱芯片的厂商，只要苹果、AMD、英伟达和高通等少量几家。
IBS 估量，2025~2026 年，运用台积电 N2 工艺加工单个 12 英寸晶圆将花费苹果约 30000 美元，而依据 N3 工艺的晶圆本钱约为 20000 美元。
跟着对 AI 处理器需求的添加，英伟达在台积电收入中的比例或许会在 2024 年添加，该公司现已预订了台积电晶圆代工和 CoWoS 封装产能，以保证其用于 AI 的优质处理器的安稳供给。本年，AMD 在台积电总营收中的比例有望超越 10%。
正是有苹果、英伟达、AMD 等大客户下单，台积电才会大规模出资最早进制程，不然，像 3nm 和 2nm 这样烧钱的制程产线，是很难继续支撑下去的。可是，就现在的状况来看，台积电对 2024 全年的晶圆代工商场预判较为保存，认为之前的预估过于达观了（之前预估该职业年添加 20% 左右），现在看来，添加率或许只要 10% 左右。在这种状况下，尽管有大客户的订单，也有必要操控一下本钱和本钱开销了。
三星从台积电的高本钱中获益
作为台积电的最大竞赛对手，三星很难在原有的竞赛系统中完成打破，但是，这两家在美国大规模建厂的行为，给三星供给了时机，由于与我国台湾地区比较，台积电在美国制作的 4nm 和 5nm 制程芯片的本钱至少高出 20%~30%。
据悉，台积电现已开端与客户评论美国新建晶圆厂芯片订单并洽谈新定价。
台积电在日本熊本也在建晶圆厂，将在那里出产 12nm、16nm、22nm 和 28nm 芯片。据报道，台积电日本工厂出产的芯片本钱将高出 10%~15%。
以上这些音讯对三星晶圆代工事务来说或许是一件功德，由于它可以以低于台积电的价格供给相同制程芯片的代工服务，有望从台积电那里抢走一些客户订单。
有音讯称，三星现已接到 AMD 和谷歌的 4nm 芯片订单，AMD 的下一代 CPU 和 GPU 产品，以及谷歌的 Tensor G3，可以运用三星改善版别的 4nm 工艺制作，可完成更好的能效和功能。
2023 年，三星和 Ambarella 达成协议，代工出产后者用于处理 L2~L4 级自动驾驭数据的 CV3-AD685 芯片。此外，三星还赢得了 Mobileye 的 ADAS 芯片出产订单，从前，Mobileye 是在台积电那里下单的。
还有媒体报道称，三星将再分食特斯拉下一代全自动辅佐驾驭（FSD）芯片大单，据悉，下一代 FSD 芯片将选用三星的 4nm 制程出产。
前些年，三星是特斯拉较早版别 FSD 芯片的代工厂，后来，特斯拉挑选台积电作为出产 HW 5.0 轿车芯片的首要合作伙伴，由于那时三星的 4nm 制程良率落后台积电太多。工业调查人士指出，近一年来，三星 4nm 良率大幅提高，与台积电的差异不大了，成为抢夺特斯拉订单回笼的要害。
2023 年 5 月，三星履行董事长李在镕和特斯拉 CEO 马斯克会晤，评论强化科技联盟的方法时，便开端酝酿改动。工业人士泄漏，李在镕在会议中，向马斯克提出了难以回绝的优惠合约价格。
面临三星 4nm 和 3nm 制程工艺水平、良率的提高，以及价格优势，台积电有必要在本钱操控上多做些文章，不然毛利率会显着下滑。
发掘先进封装潜力
进入 2024 年以来，由于 iPhone 订单显着削减，使得台积电的 4nm 制程产能利用率只要 70% 左右。
现在，4nm 制程之所以填不满，并非没有订单，而是由于受限于先进封装 CoWoS 产能。
作为 AI 芯片大户，英伟达的新一代 GPU B200 的芯片尺度比 H100 大一倍，将会耗费很多的晶圆产能，假设封装产能（CoWoS）能同步跟上的话，就有时机把台积电 4nm 的产能拉满。
台积电 AI 占比能不能快速升高，是否上调本钱开销，决议因子并非先进制程的比重，而是与 CoWoS 封装的产能规划严密相关。
职业预估，台积电 2024 年的芯片产能将到达 32 万片，2025 年本来预估为 45 万片，现在外资现已上调到 60 万片/年，上调起伏超越 30%。可见，先进封装的位置显着提高，现已和 4nm、3nm 这些先进制程齐头并进了。
除了 5nm 以下先进制程芯片需求 CoWoS 这类先进封装外，从本钱视点考量，相对于传统封装，3D 封装技能调配先进制程，是可以下降整体本钱的，特别是对台积电和三星这种量级的晶圆代工来说，将 Chiplet（小芯片）和 3D 封装相结合，将成为一种本钱较低的处理计划。
现在，AI 大芯片多由台积电代工出产，而从未来的开展态势来看，AI 芯片的晶体管数量会不断添加，由所以用于数据中心和云核算，对尺度要求不高，因而，未来的 AI 芯片很或许会越来越大。
台积电正在经过 CoWoS 封装技能，开发比 AMD 的 Instinct MI300X 和英伟达 B200 面积更大的 AI 芯片，封装面积到达 120mm x120mm。
这儿简略介绍一下 CoWoS（Chip On Wafer On Substrate），它是台积电的一种 2.5D 封装技能，由 CoW 和 oS 组合而来。先将芯片经过 Chip on Wafer（CoW）的封装制程衔接至硅晶圆，再把 CoW 芯片与基板（Substrate）衔接，整组成 CoWoS。该技能的中心是将不同的芯片堆叠在同一片硅中介层，以完成多颗芯片互联。在硅中介层中，台积电运用微凸块（μBmps）、硅通孔（TSV）等技能，替代传统引线键合，用于裸片间衔接，大大进步了互联密度和数据传输带宽。依据选用的不同中介层，台积电把 CoWoS 封装技能分为 3 种类型：CoWoS-S（Silicon Interposer）、CoWoS-R（RDL Interposer）和 CoWoS-L（Local Silicon Interconnect and RDL Interposer）。
台积电的竞赛对手三星也在开发先进封装技能。
为了与台积电抢夺 AI 大芯片订单，三星推出了 FO-PLP 先进封装技能，以招引客户。
三星 DS 部分先进封装 (AVP) 团队正在研讨将 FO-PLP 技能用于 2.5D 封装，可将 SoC 和 HBM 整合到硅中介层，构成完好芯片。
与 CoWoS 不同的是，FO-PLP 2.5D 是在方形基板上封装，CoWoS 2.5D 选用的是圆形基板，FO-PLP 不会有边际基板损耗问题，有较高出产率，但因要将芯片由晶圆移植到方形基板上，作业程序较杂乱。
若 FO-PLP 成功，三星就能将其晶圆代工和存储器事务有机整合，可以为 AI 芯片客户（如英伟达和 AMD）供给一站式处理计划。假如能成真的话，三星将能供给有别于台积电的差异化服务，为其抢夺订单添加筹码。
除了 2.5D，三星也在开发 3D 封装技能。据悉，该公司将运用 SAINT 技能（三星先进互连技能），以更小的尺度集成高功能芯片所需的内存和处理器。
知情人士表明，三星计划推出三种 SAINT 技能：SAINT S，笔直堆叠 SRAM 芯片和 CPU；SAINT D，用于 CPU、GPU 等处理器和 DRAM 的笔直封装；SAINT L，堆叠使用处理器。
据悉，SAINT S 计划现现已过了验证测验，音讯人士称，三星与客户进行进一步测验后，将于下一年推出商业服务。
结语
先进制程节点现已开展到了 3nm 阶段，2nm 也将于 2025 年量产。这么先进的制程技能，对设备、厂房、电力、技能人员的要求很高，花费的资金不是一般晶圆厂可以接受的，相关的芯片代工价格也不是一般 IC 规划公司可以付出的。并且，跟着制程进一步演进，未来的 1nm 及以下更先进制程的本钱将高得吓人。
现在来看，这样的高本钱，就算是在最早进制程工艺商场难求一败的台积电也无法彻底接受，需求采纳一些办法来下降本钱。一起，三星的先进制程工艺与台积电之间的距离越来越小，再加上其本钱优势，台积电的压力不小，三星也有了赢得更多订单的时机。
跟着英特尔的参加，并不断提高其晶圆代工商场影响力，将会给台积电带来更多压力，假如不操控好本钱，市占率和毛利率难以长期保持现在的水平。
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