觀點:5nm產能有過剩風險

今年4月,台積電的5nm製程工藝已經領先於三星進入量產階段。不過,在量產初期(今年第二季度和第三季度),產能還比較有限,處在絕對的供不應求狀態,目前也只能滿足其最大的兩個客戶,蘋果和華為海思的需求。今年3月,有外媒報道,台積電當時正在按計劃開始大規模生產5nm製程芯片,並表示工廠的產能已滿,短期內無法再接受任何訂單。

與此同時,台積電的7nm製程工藝和產能已經進入極佳狀態,一直處於滿載狀態,短期內還看不到有較大剩餘產能的可能。而5nm是繼7nm之後的新工藝,其在某種程度上分擔了一部分7nm產能的壓力。有分析師表示,今年台積電5nm製程產線的營收,將占整體營收的10%左右。

今年,肯定可以面市的5nm芯片是蘋果的A14,以及A14X應用處理器。另外就是海思的麒麟1020(也有說法是麒麟1000),而麒麟1020不一定是海思下一代麒麟芯片的名稱,官方型號和相關信息或將在今年9月的IFA 2020(2020德國柏林消費電子展)上公布。另外,MyDrivers的一份報告顯示,海思今年將量產兩款5nm 芯片,但華為官方尚未透露具體信息。

除了蘋果和華為海思之外,從今年年底開始,AMD的Zen 4架構CPU,以及RDNA 3架構的GPU,高通新款5G手機芯片驍龍875及X60基帶芯片,英偉達新一代Hopper架構GPU芯片,以及聯發科和賽靈思等客戶,也將陸續開始採用台積電5nm製程生產相應芯片。此外,業界盛傳英特爾也會成為台積電5nm客戶。

觀點:5nm產能有過剩風險

變數

然而,在新冠肺炎疫情,以及美國封鎖、打壓的雙重作用下,華為手機在海外的銷售受到了較大影響,這就直接導致該公司下調了今年下半年推出新旗艦手機的銷量預期,從而連帶影響了海思麒麟1020芯片的出貨量。

不過,台積電對於海思這個大客戶一直都非常看重,也竭盡全力滿足客戶需求,5nm產能力保華為麒麟1020。據悉,台積電已緊急接受了華為高達7億美元的訂單,這批訂單將在9月中旬美國禁令生效之前出貨,主要涉及5nm和12nm製程,其中,5nm製程大約有2.5萬片晶圓,每片按1.5萬美元價格算的話,這批訂單價值就有3.75億美元。

還有供應鏈消息稱,海思已經下修了台積電5nm及7nm芯片約20%產能。不過,海思今年釋放出的產能很快就會被蘋果,以及可能於今年底出貨5nm芯片的AMD等廠商分食掉。

據悉,海思砍單的5nm產能被蘋果全部拿下,蘋果還要求台積電第四季度追加1萬片5nm芯片產能。另外,台積電為AMD定製了5nm製程強化版,已被AMD提出每月超過2萬片12吋晶圓的需求,計劃今年第四季度到位。而蘋果追加約1萬片的產能需求,很可能也將採用這項製程。

對於海思來說,無論是砍單,還是臨時追加5nm製程芯片訂單,都是無奈之舉,都是應對美國打壓的被動舉措。

台積電之前公布5nm工藝良率達到了80%,這在量產初期算是一個很高的水平了。而隨着第三季度和第四季度逐步上量,良率還會穩步提升。這些對於希望盡快拿到5nm製程產能的芯片廠商來說,機會越來越大,特別是到了2021年的時候,會有更多的廠商考慮邁入5nm製程大門。

就在上周,NXP(恩智浦)宣布加入了台積電的5nm製程產能爭奪戰。該公司新一代汽車芯片將採用台積電5 nm製程(N5P),台積電預計在2021年交付首批5nm製程樣品給恩智浦的主要客戶。

這似乎是一個信號,2021年,除了前文提到的那些芯片廠商會陸續跟進台積電5nm製程外,很可能會有更多的廠商加入這一行列,從而填充不斷成熟和提升的5nm產能。那麼,情況會完全按照這個劇本進行下去嗎?答案是不一定。

不確定性

我們知道,台積電最賺錢的製程分別是7nm、16nm和28nm。據悉,台積電2020年第一季度逆勢增長,實現淨利潤1190億元新台幣,創下歷史新高。第一季度營收達到3106億元新台幣,同比增長42%。其中,7nm製程營收占比高達35%,10nm占比僅為0.5%,16nm則占到19%,16nm及更先進製程占到了55%。而接下來的5nm製程將會進一步鞏固這一局面。

在這樣的背景和發展勢頭下,台積電還將繼續對成熟的7nm工藝進行改進,以進一步提高產量,以將7nm工藝擴展到更多的中端芯片客戶中。而目前台積電7nm產能就處於供不應求的狀態,在進一步升級之後,其在未來幾年的發展前景依然樂觀。而這是否會在某種程度上與5nm產能形成一定的競爭關系呢?畢竟5nm是全球最先進的量產製程工藝,其價格非常的昂貴,能夠承受的廠商畢竟是少數,7nm、6nm同樣是非常先進的製程了,都是不錯的選擇。

另外,新冠肺炎疫情和美國貿易壁壘都是重大且未來不確定性因素,對先進製程未來的應用走勢會產生潛移默化的影響。

在前不久召開的台積電股東會上,有股東提問,若無法承接華為海思訂單,是否會對明年業績有影響,台積電董事長劉德音回應稱,若沒有海思訂單,無論是在產能、訂單或手機市占率等層面上,有很多客戶想要填補空缺,但也不知道要多久才能補上,得看產業連動性、產業敏捷性;他也坦言,希望這件事不要發生,但若發生,盼很快就能補上。

從劉德音的回答也可能看出明年5nm產能利用率是存在不確定性的。在全球大局勢和強大的非市場因素干擾下,即使是像台積電這樣有巨大影響力的企業,也很無奈。

對於先進製程工藝的進展,劉德音表示,5nm製程預計明年可實現大規模量產,強化版 5nm製程將於2022年量產,目前正在研發相當於第三版5nm製程的4nm技術,預計2023年量產。三者設備均可通用。

不過,從宏觀經濟形勢來看,劉德音認為,未來經濟出現 V 型反轉不太可能,可能是 U 型或 L 型。這說明經濟復蘇是一個相對漫長的過程,這也在一定程度上制約了先進製程的普及,因為市場需求量恐怕沒那麼大了。

談到5nm製程的產能和需求,上周末,摩根大通做了一個統計,具體如下圖所示。該機構認為,如果貿易壁壘持續存在的話,從今年第四季度開始,台積電5nm產能可能會出現利用率下降的局面,且暫時沒有除蘋果以外的大客戶填補缺口。

從圖中可以看出,華為海思的5nm芯片訂單量還是很可觀的,僅次於蘋果。而在2021年,由於受到貿易壁壘限制,圖中預測的海思每月25k-35k片晶圓的量可能不復存在(我們當然希望這種情況不發生),而後邊客戶對5nm產能的需求量又有限,雖然會有多家客戶分食掉海思的,但似乎還不夠,到那時,供需關系是否會如2020年這樣,要畫一個問號了。

再者,為了保持技術的先進性和領導力,台積電稱2020全年資本支出不會改變。特別是在發展7nm和5nm先進製程方面,該公司依然在不斷下單EUV光刻機。除了ASML的光刻機之外,EUV相關的光罩、模組也在瘋狂下單。

與此同時,ASML官宣了全新的EUV技術,這項技術是第一代HMI多光束檢測機HMI eScan1000,該設備適用於5nm和更先進工藝,據稱可讓廠商的產能暴漲600%。

HMI eScan1000是一套基於HMI多光束技術的高科技監測系統,專門對晶圓質量進行檢測。HMI eScan1000能夠同時產生、控制九道電子束,極大地減少了晶圓質量分析所耗費的時間成本,與單個電子束檢查工具相比,吞吐量提高達600%。

600%的提升是個什麼概念呢?打個比方,今年上半年,台積電的5nm工藝產能達到1萬片晶圓/月,雖然前期受到疫情影響,但預計出貨的高峰期會在Q3,有了新EUV設備的支持,產能將提升到7-8萬片晶圓/月。當然,產能漲600%只是一個理論上的數據,在完成晶圓檢測之前還有提純、鍍膜等諸多流程,每個環節都會影響最終產能效率。

如果這樣的產能提升效率在2021年得到釋放,那麼到時候5nm的產能會很可觀,是否能夠有足夠的客戶需求去填充,目前來看存在着很大的不確定性。

最後,三星也是一個重要的考量因素。

因為到了2021年,三星的5nm產能也會放量,這樣,市場上整體5nm芯片製造能力又會提升一大塊。

前一段時間,三星宣布其5nm製程產線搶下了高通和英偉達的訂單。不過,業界普遍認為,三星晶圓代工的5nm產能及良率在下半年仍然難以追上台積電,台積電有信心成為今年唯一能提供5nm量產的晶圓代工廠。

5月,三星宣布計劃提升位於韓國平澤工廠的晶圓代工產能,新的晶圓代工生產線將基於5nm工藝打造5G、高性能計算(HPC)和人工智能(AI)芯片。該公司希望新的代工線能在2021年下半年全面投入使用。

目前,採用三星5nm製程製造的芯片主要包括三星新款處理器Exynos 1000,這款芯片將會在今年底或明年初發布。此外,還有谷歌自研的SoC 「Whitechapel」,有望在Pixel系列手機上使用。

另外,高通的5G芯片訂單,特別是基帶芯片X60,除了由台積電代工外,可能還有一部分交由三星生產。

綜上,台積電5nm製程產能在今年是供不應求的,但到了2021年就不一定了,存在着諸多不確定性。

來源:cnBeta