害SONY PS5 難產?台積電 7nm 再成焦點

作者:暢秋   |   2020 / 09 / 21

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:股感知識庫


本週,關於索尼(Sony, 6758-JP )遊戲機PS 5 因為台積電( 2330-TW )產能問題導致生產不順,引發市場高度關注,摩根大通(JPMorgan, JPM-US)特別對此發布分析,認為主要挑戰是台積電 7nm 產線滿載導致PS 5 難產。

產能與良率的關係緊密,相關報導稱台積電最新 7nm 製程良率較預期低 10% ~ 15% ,對此,摩根大通表示,新產品難免有較低良率,這在正常範圍之內。據摩根大通分析,若台積電碰到良率挑戰,一般會增加產能來彌補影響,但現在台積電的 7nm 產能已經滿載到年底,很難給PS 5 擠出更多空間。因此三、四季度PS 5 都短缺,主要挑戰是台積電沒有額外產能。

實際上,為AMD(Advanced Micro Devices, AMD-US)代工的PS 5 晶片應該不會有太大問題。第三季度良率雖低於預期,但第四季有望快速趕上。

而這一消息,使業界對台積電的主要關注點,從 5nm 轉移到了 7nm 。

7nm 熱門出世

2018 上半年,台積電開始試產 7nm 製程工藝,並在第二季度正式量產,第四季度達到最大產能。主要產品包括FPGA、AI、GPU和網通晶片。

2018 年,採用台積電 7nm 製程工藝生產的晶片主要有蘋果(Apple, AAPL-US) A12 處理器和華為麒麟 980 。在當年的第四季度, 7nm 晶片出貨量在台積電該季度全部出貨量中的比重,達到了 23% ,在那一季度,其 10nm 佔 6% , 16nm 和 20nm 共佔 21% ,可見,剛出世,台積電的 7nm 產能就備受關注。

後來,高通(Qualcomm, QCOM-US)驍龍 855 、華為麒麟 990 、AMD Zen 2 這些SoC產品也都陸續採用了台積電 7nm 製程。台積電宣稱相比 16nm 製程, 7nm 約有 35 ~ 40% 的速度提升,或降低了 65% 的功耗。

台積電的 7nm 製程工藝分為第一代 7nm 工藝( N7 )、第二代 7nm 工藝( N7P ),以及 7nm EUV( N7 +)。其中 N7 和 N7P 使用的是DUV光刻,但為了用DUV製作 7nm 工藝,它還使用了沉浸式光刻、多重曝光等技術。而 N7 +則直接使用了EUV光刻, 2017 年,台積電開始使用EUV進行 7nm 製程開發,並於 2019 年開始小規模量產, 2020 年大規模量產,主要產品包括智慧型手機處理器、HPC和汽車晶片。

N7 製程方面,截至 2019 年底,總計有超過 100 個客戶產品投片,涵蓋相當廣泛的應用,包含行動裝置、遊戲機、人工智慧、中央處理器、圖形處理器,以及網路連接裝置等。此外, N7 +版本於 2019 年量產,協助客戶產品大量進入市場。

以上這三種 7nm 工藝雖然在性能、功耗等方面表現優異,但成本都十分高昂,起初,只有像華為、蘋果、AMD和高通這樣的大廠才會使用。

除少數大客戶外,台積電很多客戶從 16nm 製程直接跨越到了 7nm ,因為 10nm 被認為是一個過渡節點。

此外,該公司還推出了從 7nm 向 5nm 製程的過渡工藝 6nm ( N6 ),該製程的客戶除了以上 4 家之外,還有博通(Broadcom, AVGO-US)和聯發科( 1459-TW )。

N6 技術的設計法則與 N7 技術兼容,也可大幅縮短客戶產品設計週期和上市時間。 N6 技術於 2020 年第一季開始試產,預計於 2020 年底前量產。

按照產品劃分,智慧型手機晶片一直是台積電先進製程的主要營收來源,最新數據顯示,其所佔比重高達 47% ,如下圖所示,另外,高性能電腦晶片貢獻 33% 的營收,物聯網晶片、汽車晶片分別佔比 8% 、 4% ,數字消費電子產品晶片為 5% ,其他則為 3% 。

目前來看,台積電營收主力為 7nm 製程。不久前,該公司宣布截止到 7 月,其 7nm 良品晶片(good die)累計出貨量已超過 10 億顆。同時,台積電優化 7nm 製程後推出的 6nm 已經開始進入生產階段,並採用EUV技術取代部份浸潤式光刻掩模。蘋果、華為海思、高通、聯發科( 2454-TW )、AMD、賽靈思、輝達(NVIDIA, NVDA-US)、博通等均是台積電 7nm 客戶。

據悉,目前大部分客戶已經大幅追加第四季 7nm 訂單,使得台積電 7nm 產能滿載。

在過去兩年裡,因客戶需求非常強烈,其產能得到快速提升,預估 2020 年 7nm 產能將是 2018 年的 3.5 倍。

財報中的 7nm 演進

除了技術本身,以及客戶和產品外,從台積電近兩年的財報也可以看出其 7nm 製程的熱門程度。

台積電 2019 年第三季度的財報顯示,當季營收環比成長 21.6% ,與上期相比成長了 12.6% ,稅後淨利潤與上期相比成長 13.5% ,環比暴漲 51.4% 。

在那個季度裡,台積電的先進工藝產能爆發,蘋果、華為、AMD等客戶都推出了新一代 7nm 晶片,包括麒麟 990 系列、 A13 及銳龍 3000 、RX 5700 系列等,所以,台積電的 7nm 產能在那時就已經供不應求,交期從 2 個月延長到了 6 個月。

台積電錶示, 7nm 工藝在 2019 年第三季度貢獻的營收佔比達到了 27% ,是第一大主力,而 16nm 工藝貢獻的營收達到了 22% , 10nm 工藝減少到了 2% 。

台積電 2019 年第四季度財報顯示,當季出貨量最大的是 7nm 工藝晶片,所佔比例為 35% ,超過了三分之一。其他工藝的晶片中, 16nm 的出貨量佔 20% , 10nm 僅為 1% 。

對比一下,此前的財報顯示, 2019 年第三季度 7nm 晶片出貨量所佔的比重為 27% , 10nm 為 2% , 16nm 則為 22% 。顯然,在 2019 年第四季度,台積電 7nm 晶片的出貨比重提升了 8 個百分點,而 16nm 和 10nm 的出貨量均有下滑。

不過需要指出的是,由於台積電去年第四季度的營收相比第三季度成長了 8.3% ,這意味著整體晶片的出貨量環比可能有一定的增加,所以 16nm 和 10nm 出貨所佔比重的下滑,並不一定意味著出貨量有下滑。

台積電 7nm 工藝晶片在 2019 年第四季度的出貨量佔比大幅提升至 35% ,主要與蘋果和華為這兩大客戶有關。蘋果在去年秋季推出了基於 A13 晶片的iPhone 11 系列,華為也推出了基於麒麟 990 / 990 5G 晶片的Mate 30 系列手機。而這兩個系列的智慧型手機在去年第四季度開始大量出貨,對處理器的需求也有大幅增漲。而蘋果 A13 和麒麟 990 / 990 5G 晶片都是基於台積電的 7nm 工藝製造。

2020 年第二季度的財報顯示,與去年同期相比,台積電收入成長了 28.9 %,而淨收入和稀釋後的每股盈餘均成長了 81.0 %。與 2020 年第一季度相比,第二季度的收入結果基本持平,淨收入成長 3.3 %。

其中, 7nm 的出貨量佔晶圓總收入的 36 %,而 16nm 的出貨量佔 18 %。可以看到,在今年第二季度, 7nm 為台積電帶來了最多的利潤,其次便是 16nm ,排第三的是 28nm 。

前些天,台積電公佈了 2020 年 8 月份的財報,營收接近 42 億美元,再次創造歷史新高。台積電最先進的 5nm 工藝在今年一季度投產,目前,已經開始為客戶代工相關的晶片,搭載台積電先進工藝晶片的智慧型手機也將在年底前大規模出貨。

從近期台積電的財報來看, 7nm 工藝才是其近兩個季度的主要營收來源,分別貢獻了營收的 35% 和 36% 。

據產業鏈消息人士透露,台積電計劃將 7nm 製程工藝的月產能提升到 13 萬片晶圓,並努力在年底提升至 14 萬片。

AMD 貢獻搶眼

在台積電所有大客戶中,AMD對其營收的貢獻,特別是 7nm 製程的貢獻成長最為迅猛。

以AMD公司 2020 年第二季度財報為例,數據非常亮眼,同時,該公司 CEO Lisa Su提到,目前台積電的 7nm 產能非常吃緊。

事實上,近期從業內傳來的各種消息已經表明,AMD開始出現缺貨的跡象,而Ryzen 4000 型APU的情況尤為明顯。在被問及AMD的產能與供應情況時,蘇媽是這樣的回答的:“我們有一個強大的供應鏈。我已經在之前說過了,在此就再強調一遍, 7nm 供應非常緊張,我們仍然在緊密地和台積電合作,以確保我們能夠滿足客戶們的需求。但產能非常緊,我想表達的是,隨著我們繼續增加產能,我們能夠看到的機會就越多。”

從中我們可以看出,AMD在旗下 7nm 晶片批量上市一年多後,仍然受到產能問題的困擾,即便蘋果這種超級大客戶的訂單已全面轉為 5nm ,其騰出的 7nm 產能仍然無法滿足所有客戶。另外,台積電在上個季度的環比收入成長只有 0.8% ,這也從側面證明其產能已經接近極限。

為了在英特爾(Intel, INTC-US) 7nm 晶片進展延遲的情況下更快佔領處理器市場,AMD將加大對台積電 N7 / N7 +製程下單量,預計 2021 全年 N7 / N7 +晶片的訂單增加到 20 萬片,與今年相比約增加一倍,有望明年成為台積電 7nm 晶片的最大客戶。

7nm 客戶仍在擴充

雖然台積電的 5nm 製程很受關注,且其產能也在快速爬升當中,但 7nm 產能的緊張狀況依然沒有緩解的跡象,不但老客戶還在排隊加單,新客戶也在想辦法搶得一杯羹,這其中的典型代表就是英特爾和特斯拉(Tesla, TSLA-US)。

英特爾在 2020 年第二季度財報中提到,該公司基於 7nm 的CPU相對於預期計劃大約滯後了 6 個月,這將最初計劃 2021 年底推出 7nm 晶片的時間節點延期到至少 2022 年。

最近,關於英特爾已向台積電下單代工 7nm (或 6nm )晶片的聲音不絕於耳,雖然近期該公司高層公開表示,外包代工的合作夥伴還沒有最終確定,仍在斟酌和考察當中,但就目前業界僅剩台積電和三星這兩家具備 7nm 製程工藝量產能力的狀況來看,英特爾的選擇餘地很小,更何況台積電的 7nm 要比三星的成熟,且良率更好。

而據台灣媒體報導,英特爾近期已與台積電達成協議,預訂了台積電明年 18 萬片 6nm 晶片產能,據估算,這批晶片外包代工業務或超過 200 億美元規模,如果情況屬實的話,這將成為台積電失去華為這一大客戶之後的一筆新增大單,在訂單方面並不發愁的台積電,後續壓力是如何滿足迅速擴大的產能需求。

特斯拉方面,供應鏈消息顯示,該公司正在與博通合作研發新款HW 4.0 自動駕駛晶片,而且 2021 年第四季度就將大規模量產。據悉,該晶片將採用台積電 7nm 製程技術生產,而且是業內首個採用台積電SoW封裝技術的晶片。

現有的特斯拉FSD晶片由三星代工,製程為 14nm 。而馬斯克想更進一步,直接跳到 7nm 製程,這方面,台積電是理想的合作夥伴。

虎嗅》授權轉載

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