本周，關(guān)于索尼游戲機(jī)PS 5因?yàn)?a class="innerlink" href="http://www.shi-ke.cn/tags/臺(tái)積電" target="_blank">臺(tái)積電產(chǎn)能問(wèn)題導(dǎo)致生產(chǎn)不順，引發(fā)市場(chǎng)高度關(guān)注，摩根大通特別對(duì)此發(fā)布分析，認(rèn)為主要挑戰(zhàn)是臺(tái)積電7nm產(chǎn)線滿載導(dǎo)致PS 5難產(chǎn)。
產(chǎn)能與良率的關(guān)系緊密，相關(guān)報(bào)道稱臺(tái)積電最新7nm制程良率較預(yù)期低10%-15%，對(duì)此，摩根大通表示，新產(chǎn)品難免有較低良率，這在正常范圍之內(nèi)。據(jù)摩根大通分析，若臺(tái)積電碰到良率挑戰(zhàn)，一般會(huì)增加產(chǎn)能來(lái)彌補(bǔ)影響，但現(xiàn)在臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能已經(jīng)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(zhàn)是臺(tái)積電沒(méi)有額外產(chǎn)能。
實(shí)際上，為AMD代工的PS 5芯片應(yīng)不會(huì)有太大問(wèn)題。第三季度良率雖低于預(yù)期，但第四季有望快速趕上。
而這一消息，使業(yè)界對(duì)臺(tái)積電的主要關(guān)注點(diǎn)，從5nm轉(zhuǎn)移到了7nm。
7nm火爆出世
2018上半年，臺(tái)積電開(kāi)始試產(chǎn)7nm制程工藝，并在第二季度正式量產(chǎn)，第四季度達(dá)到最大產(chǎn)能。主要產(chǎn)品包括FPGA、AI、GPU和網(wǎng)通芯片。
2018年，采用臺(tái)積電7nm制程工藝生產(chǎn)的芯片主要有蘋果A12處理器和華為麒麟980。在當(dāng)年的第四季度，7nm芯片出貨量在臺(tái)積電該季度全部出貨量中的比重，達(dá)到了23%，在那一季度，其10nm占6%，16nm和20nm共占21%，可見(jiàn)，剛出世，臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能就備受關(guān)注。
后來(lái)，高通驍龍855、華為麒麟990、AMD Zen 2這些SoC產(chǎn)品也都陸續(xù)采用了臺(tái)積電7nm制程。臺(tái)積電宣稱相比16nm制程，7nm約有35-40%的速度提升，或降低了65%的功耗。
臺(tái)積電的7nm制程工藝分為第一代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制作7nm工藝，它還使用了沉浸式光刻、多重曝光等技術(shù)。而N7+則直接使用了EUV光刻，2017年，臺(tái)積電開(kāi)始使用EUV進(jìn)行7nm制程開(kāi)發(fā)，并于2019年開(kāi)始小規(guī)模量產(chǎn)，2020年大規(guī)模量產(chǎn)，主要產(chǎn)品包括智能手機(jī)處理器、HPC和汽車芯片。
N7制程方面，截至2019年底，總計(jì)有超過(guò)100個(gè)客戶產(chǎn)品投片，涵蓋相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，包含移動(dòng)裝置、游戲機(jī)、人工智能、中央處理器、圖形處理器，以及網(wǎng)絡(luò)連接裝置等。此外，N7+版本于2019年量產(chǎn)，協(xié)助客戶產(chǎn)品大量進(jìn)入市場(chǎng)。
以上這三種7nm工藝雖然在性能、功耗等方面表現(xiàn)優(yōu)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(huì)使用。
除少數(shù)大客戶外，臺(tái)積電很多客戶從16nm制程直接跨越到了7nm，因?yàn)?0nm被認(rèn)為是一個(gè)過(guò)渡節(jié)點(diǎn)。
此外，該公司還推出了從7nm向5nm制程的過(guò)渡工藝6nm（N6），該制程的客戶除了以上4家之外，還有博通和聯(lián)發(fā)科。
N6技術(shù)的設(shè)計(jì)法則與N7技術(shù)兼容，也可大幅縮短客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)間。N6技術(shù)于2020年第一季開(kāi)始試產(chǎn)，預(yù)計(jì)于2020年底前量產(chǎn)。
按照產(chǎn)品劃分，智能手機(jī)芯片一直是臺(tái)積電先進(jìn)制程的主要營(yíng)收來(lái)源，最新數(shù)據(jù)顯示，其所占比重高達(dá)47%，如下圖所示，另外，高性能計(jì)算機(jī)芯片貢獻(xiàn)33%的營(yíng)收，物聯(lián)網(wǎng)芯片、汽車芯片分別占比8%、4%，數(shù)字消費(fèi)電子產(chǎn)品芯片為5%，其他則為3%。
目前來(lái)看，臺(tái)積電營(yíng)收主力為7nm制程。不久前，該公司宣布截止到7月，其7nm良品芯片（good die）累計(jì)出貨量已超過(guò)10億顆。同時(shí)，臺(tái)積電優(yōu)化7nm制程后推出的6nm已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入生產(chǎn)階段，并采用EUV技術(shù)取代部份浸潤(rùn)式光刻掩模。蘋果、華為海思、高通、聯(lián)發(fā)科、AMD、賽靈思、英偉達(dá)、博通等均是臺(tái)積電7nm客戶。
據(jù)悉，目前大部分客戶已經(jīng)大幅追加第四季7nm訂單，使得臺(tái)積電7nm產(chǎn)能滿載。
在過(guò)去兩年里，因客戶需求非常強(qiáng)烈，其產(chǎn)能得到快速提升，預(yù)估2020年7nm產(chǎn)能將是2018年的3.5倍。
財(cái)報(bào)中的7nm演進(jìn)
除了技術(shù)本身，以及客戶和產(chǎn)品外，從臺(tái)積電近兩年的財(cái)報(bào)也可以看出其7nm制程的火爆程度。
臺(tái)積電2019年第三季度的財(cái)報(bào)顯示，當(dāng)季營(yíng)收環(huán)比增長(zhǎng)21.6%，同比增長(zhǎng)了12.6%，稅后凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)13.5%，環(huán)比暴漲51.4%。
在那個(gè)季度里，臺(tái)積電的先進(jìn)工藝產(chǎn)能爆發(fā)，蘋果、華為、AMD等客戶都推出了新一代7nm芯片，包括麒麟990系列、A13及銳龍3000、RX 5700系列等，所以，臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能在那時(shí)就已經(jīng)供不應(yīng)求，交期從2個(gè)月延長(zhǎng)到了6個(gè)月。
臺(tái)積電表示，7nm工藝在2019年第三季度貢獻(xiàn)的營(yíng)收占比達(dá)到了27%，是第一大主力，而16nm工藝貢獻(xiàn)的營(yíng)收達(dá)到了22%，10nm工藝減少到了2%。
臺(tái)積電2019年第四季度財(cái)報(bào)顯示，當(dāng)季出貨量最大的是7nm工藝芯片，所占比例為35%，超過(guò)了三分之一。其他工藝的芯片中，16nm的出貨量占20%，10nm僅為1%。
對(duì)比一下，此前的財(cái)報(bào)顯示，2019年第三季度7nm芯片出貨量所占的比重為27%，10nm為2%，16nm則為22%。顯然，在2019年第四季度，臺(tái)積電7nm芯片的出貨比重提升了8個(gè)百分點(diǎn)，而16nm和10nm的出貨量均有下滑。
不過(guò)需要指出的是，由于臺(tái)積電去年第四季度的營(yíng)收相比第三季度增長(zhǎng)了8.3%，這意味著整體芯片的出貨量環(huán)比可能有一定的增加，所以16nm和10nm出貨所占比重的下滑，并不一定意味著出貨量有下滑。
臺(tái)積電7nm工藝芯片在2019年第四季度的出貨量占比大幅提升至35%，主要與蘋果和華為這兩大客戶有關(guān)。蘋果在去年秋季推出了基于A13芯片的iPhone 11系列，華為也推出了基于麒麟990/990 5G芯片的Mate 30系列手機(jī)。而這兩個(gè)系列的智能手機(jī)在去年第四季度開(kāi)始大量出貨，對(duì)處理器的需求也有大幅增漲。而蘋果A13和麒麟990/990 5G芯片都是基于臺(tái)積電的7nm工藝制造。
2020年第二季度的財(cái)報(bào)顯示，與去年同期相比，臺(tái)積電收入增長(zhǎng)了28.9％，而凈收入和稀釋后的每股收益均增長(zhǎng)了81.0％。與2020年第一季度相比，第二季度的收入結(jié)果基本持平，凈收入增長(zhǎng)3.3％。
其中，7nm的出貨量占晶圓總收入的36％，而16nm的出貨量占18％。可以看到，在今年第二季度，7nm為臺(tái)積電帶來(lái)了最多的利潤(rùn)，其次便是16nm，排第三的是28nm。
前些天，臺(tái)積電公布了2020年8月份的財(cái)報(bào)，營(yíng)收接近42億美元，再次創(chuàng)造歷史新高。臺(tái)積電最先進(jìn)的5nm工藝在今年一季度投產(chǎn)，目前，已經(jīng)開(kāi)始為客戶代工相關(guān)的芯片，搭載臺(tái)積電先進(jìn)工藝芯片的智能手機(jī)也將在年底前大規(guī)模出貨。
從近期臺(tái)積電的財(cái)報(bào)來(lái)看，7nm工藝才是其近兩個(gè)季度的主要營(yíng)收來(lái)源，分別貢獻(xiàn)了營(yíng)收的35%和36%。
據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈消息人士透露，臺(tái)積電計(jì)劃將7nm制程工藝的月產(chǎn)能提升到13萬(wàn)片晶圓，并努力在年底提升至14萬(wàn)片。
AMD貢獻(xiàn)搶眼
在臺(tái)積電所有大客戶中，AMD對(duì)其營(yíng)收的貢獻(xiàn)，特別是7nm制程的貢獻(xiàn)增長(zhǎng)最為迅猛。
以AMD公司2020年第二季度財(cái)報(bào)為例，數(shù)據(jù)非常亮眼，同時(shí)，該公司CEO Lisa Su（蘇媽）提到，目前臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能非常吃緊。
事實(shí)上，近期從業(yè)內(nèi)傳來(lái)的各種消息已經(jīng)表明，AMD開(kāi)始出現(xiàn)缺貨的跡象，而Ryzen 4000型APU的情況尤為明顯。在被問(wèn)及AMD的產(chǎn)能與供應(yīng)情況時(shí)，蘇媽是這樣的回答的：“我們有一個(gè)強(qiáng)大的供應(yīng)鏈。我已經(jīng)在之前說(shuō)過(guò)了，在此就再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍，7nm供應(yīng)非常緊張，我們?nèi)匀辉诰o密地和臺(tái)積電合作，以確保我們能夠滿足客戶們的需求。但產(chǎn)能非常緊，我想表達(dá)的是，隨著我們繼續(xù)增加產(chǎn)能，我們能夠看到的機(jī)會(huì)就越多。”
從中我們可以看出，AMD在旗下7nm芯片批量上市一年多后，仍然受到產(chǎn)能問(wèn)題的困擾，即便蘋果這種超級(jí)大客戶的訂單已全面轉(zhuǎn)為5nm，其騰出的7nm產(chǎn)能仍然無(wú)法滿足所有客戶。另外，臺(tái)積電在上個(gè)季度的環(huán)比收入增長(zhǎng)只有0.8%，這也從側(cè)面證明其產(chǎn)能已經(jīng)接近極限。
為了在英特爾7nm芯片進(jìn)展延遲的情況下更快占領(lǐng)處理器市場(chǎng)，AMD將加大對(duì)臺(tái)積電N7/N7+制程下單量，預(yù)計(jì)2021全年N7/N7+芯片的訂單增加到20萬(wàn)片，與今年相比約增加一倍，有望明年成為臺(tái)積電7nm芯片的最大客戶。
7nm客戶仍在擴(kuò)充
雖然臺(tái)積電的5nm制程很受關(guān)注，且其產(chǎn)能也在快速爬升當(dāng)中，但7nm產(chǎn)能的緊張狀況依然沒(méi)有緩解的跡象，不但老客戶還在排隊(duì)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。
英特爾在2020年第二季度財(cái)報(bào)中提到，該公司基于7nm的CPU相對(duì)于預(yù)期計(jì)劃大約滯后了6個(gè)月，這將最初計(jì)劃2021年底推出7nm芯片的時(shí)間節(jié)點(diǎn)延期到至少2022年。
最近，關(guān)于英特爾已向臺(tái)積電下單代工7nm（或6nm）芯片的聲音不絕于耳，雖然近期該公司高管公開(kāi)表示，外包代工的合作伙伴還沒(méi)有最終確定，仍在斟酌和考察當(dāng)中，但就目前業(yè)界僅剩臺(tái)積電和三星這兩家具備7nm制程工藝量產(chǎn)能力的狀況來(lái)看，英特爾的選擇余地很小，更何況臺(tái)積電的7nm要比三星的成熟，且良率更好。
而據(jù)臺(tái)灣地區(qū)媒體報(bào)道，英特爾近期已與臺(tái)積電達(dá)成協(xié)議，預(yù)訂了臺(tái)積電明年18萬(wàn)片6nm 芯片產(chǎn)能，據(jù)估算，這批芯片外包代工業(yè)務(wù)或超過(guò)200億美元規(guī)模，如果情況屬實(shí)的話，這將成為臺(tái)積電失去華為這一大客戶之后的一筆新增大單，在訂單方面并不發(fā)愁的臺(tái)積電，后續(xù)壓力是如何滿足迅速擴(kuò)大的產(chǎn)能需求。
特斯拉方面，供應(yīng)鏈消息顯示，該公司正在與博通合作研發(fā)新款HW 4.0自動(dòng)駕駛芯片，而且2021年第四季度就將大規(guī)模量產(chǎn)。 據(jù)悉，該芯片將采用臺(tái)積電7nm制程技術(shù)生產(chǎn)，而且是業(yè)內(nèi)首個(gè)采用臺(tái)積電SoW封裝技術(shù)的芯片。
現(xiàn)有的特斯拉FSD芯片由三星代工，制程為14nm。而馬斯克想更進(jìn)一步，直接跳到 7nm制程，這方面，臺(tái)積電是理想的合作伙伴。