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先進晶圓代工,,將難有新進者

2021-08-29
來源:半導體行業(yè)觀察
關鍵詞: 晶圓

  如果您是基于臺積電最先進工藝的芯片設計者,并且您的路線圖是基于該公司不斷進步和將摩爾定律推向極限的實力,,那么您路線圖中的不僅是未來被排除在外,但現(xiàn)在您將不得不必須為你未來的業(yè)務所依賴的芯片支付更多的錢,。

  這是世界上最重要的芯片代工廠的消息,,全世界都知道是臺積電。世界上每一個重要的數(shù)據(jù)中心芯片目前都在使用 7 納米或 5 納米工藝,,唯一的例外是 IBM 未來的“Cirrus”Power10 CPU(即將在高端服務器中使用三星晶圓廠的 7 納米工藝)和英特爾的“Sapphire Rapids”至強 SP CPU,,使用其自己的代工廠生產(chǎn)的精細 10 納米 SuperFIN 工藝進行蝕刻。

  臺積電未來 3 納米 3N 制程的延遲是在與華爾街討論代工廠 2021 年第二季度財務業(yè)績的電話會議上透露的,,我們直到現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn),,因為我們一直沒有關注漲勢以及臺積電資金流動的下降,。但鑒于它在數(shù)據(jù)中心領域的重要性,我們一直希望這樣做?,F(xiàn)在華爾街日報報道臺積電正準備為客戶提高價格,,我們認為現(xiàn)在是開始密切關注的好時機。未來AMD,、安培計算(Ampere Computing)和英特爾(Intel)的CPU,,英偉達(Nvidia)、AMD和英特爾(Intel)的GPU, Xilinx和英特爾(Intel)的FPGA,,以及我們所知道的每一個數(shù)據(jù)中心交換機ASIC,,都取決于臺積電(TSMC)未來的工藝路線圖、制造斜坡和產(chǎn)量曲線,。

  好吧,,老實說,多年來一直如此,。我們只是習慣了它,,直到冠狀病毒大流行暴露了全球芯片、機器,、晶圓和用于制造的化學品的供應鏈的一些不足之處,。

  首先,讓我們考慮 3 納米延遲,。臺積電削減了其 20 納米節(jié)點,,但在 2013 年推出其 16 納米 FinFET 工藝及其改進的 14 納米/12 納米變體時遇到了一些問題,該工藝在不到兩年后推出,。臺積電在 2018 年第二季度的 7 納米和 2020 年第二季度的 5 納米上一直非常穩(wěn)定,。鑒于此,人們預計下一個 3 納米將在 2022 年第二季度實現(xiàn)增長,,但現(xiàn)在已經(jīng)被推遲到 2022 年下半年,,延遲了大約三到四個月——到目前為止。

  “是的,,3 納米技術實際上非常復雜,,無論是加工技術還是客戶的產(chǎn)品設計,”臺積電首席執(zhí)行官 CC Wei 在與華爾街的電話會議中解釋道,?!八晕覀兣c客戶合作,最后我們決定在明年下半年加大力度,。這就是 - 我們與客戶一起決定最適合他們的需求,。”

  毫無疑問,,最適合他們的需求是采用 3 納米延遲,,而不是嘗試重新實現(xiàn)他們的芯片以使用改進的 5 納米工藝,這是唯一的其他選擇,。而且它不像其他晶圓廠——三星或英特爾是唯一的選擇,,因為 GlobalFoundries 在其努力飆升三年后無意開發(fā) 7 納米技術——可以填補。三星正在為IBM的Power10制造其第一個服務器部件,,采用7納米工藝(這一努力遇到了困難,,將進入Power10機器的時間推遲了一年),英特爾仍在改進7納米工藝(它現(xiàn)在稱其為英特爾4,,可能將用于制造其“Granite Rapids”芯片),。在2023年提交的英特爾3號工藝中有5個納米級工藝,在2024年提交的20A工藝中有3個納米級工藝,。英特爾認為它可以超越臺積電,。

  我們仍然持懷疑態(tài)度,直到證明不是這樣,,但我們一再表示,,芯片制造正變得越來越困難(它可能只比線性更差一點)和成本更高(同上),一個錯誤可能會導致任何一家代工廠與先進的流程回顯,。絕對不像英特爾在 10 納米工藝上延遲三年左右,,甚至可能沒有英特爾在 7 納米工藝上延遲一年左右那么糟糕。臺積電沒有忘記像英特爾那樣的人,。它所做的只是制造芯片,,臺積電永遠不會忘記這一點。

  但是制作芯片的成本正在上升,,本周街上的消息是臺積電將提高其最先進芯片(使用 7 納米和 5 納米工藝的芯片)的價格約 10%,,而使用舊工藝(55 納米、40 納米,、28 納米和 16 納米)的芯片價格將上漲 20%價格上漲,。價格上漲的一部分只是供應(不夠)和需求(太多)的規(guī)律,但也有傳言稱臺積電讓老式晶圓廠陷入困境并讓自己暴露在外英特爾代工廠服務和 GlobalFoundries 的入侵,,后者完全致力于滿足非常樂于使用老式工藝的芯片設計人員的需求,。想法是臺積電必須解決這個市場,同時增加對先進工藝的投資,。

  就個人而言,,我們認為這只是一次機會主義的價格上漲,我們確實預計它將在今年晚些時候或明年初出現(xiàn),。我們確實認為,,至少部分原因是成本上升。最終,,也許在2024年或2025年,,如果一切順利,,英特爾將在代工業(yè)務上與臺積電直接競爭,同時生產(chǎn)自己的芯片和芯片,。你可以在任何比臺積電更好的環(huán)境中賺錢,。而且,目前芯片設計人員對于先進工藝沒有任何選擇,。

  如上圖所示,,臺積電的崛起令人驚嘆。雖然英特爾在 2014 年左右放棄了其工藝路線圖,,并且沒有 GPU,、FPGA 或定制的 ASIC,但臺積電成為所有設備的首選代工廠,,這些設備一直在帶走 CPU 工作負載,,例如食人魚攻擊已經(jīng)陷入困境的牛流在巴西。如上圖所示,,該公司積累了大量現(xiàn)金儲備——占一年收入的三分之二——并且能夠將約 35% 的收入從 2005 年第一季度到 2021 年第二季度降至凈收入,。這項業(yè)務已經(jīng)瘋狂擴張,網(wǎng)絡和路由器 ASIC 供應商已盡其所能讓臺積電代工廠忙于先進工藝,。

  雖然對代工廠的投資很大,,但臺積電已經(jīng)能夠以與其收入相稱的速度進行投資??紤]到讓代工產(chǎn)能上線大約需要兩年時間,,目前的投資表明臺積電認為未來的收入會是多少。歷史上這個比例大約是五比一,。因此,,如果您采用臺積電兩年前進行的資本投資,它應該有助于推動大約 5 倍的收入,。我們說幫助是因為較舊的晶圓廠仍在做大量工作,,而且并非所有芯片都需要最先進的工藝。事實上,,當你縮小一些信號和 I/O 芯片時,,它們會變得更糟,而不是更好,。

  我們有一個問題,,即使是臺積電也無法回答,3 納米工藝是否會有更多延遲,。數(shù)據(jù)中心計算設備路線圖預計縮小 3 納米,,但如果必須的話,精制的 5 納米工藝也可以工作——就像英特爾拉伸 14 納米一樣。由于英特爾尚未作為代工合作伙伴進行嘗試和信任,,即使它確實推出了 3 納米制造,,我們認為潛在的晶圓廠客戶也會感到不安。然后是三星,,如果其 7 納米的努力在 Power10 芯片上取得成功,,它可能會變得更加積極。三星也希望制造復雜且有利可圖的設備,。

  由于芯片蝕刻的 3D 性質日益增強,、封裝復雜性,、晶圓和基板的供應鏈問題以及不斷增長的需求追逐仍然太少的供應,,我們預計路線圖中會出現(xiàn)各種顛簸。

  但就目前而言,,臺積電健康但利潤承壓,,第二季度銷售額132.9億美元,增長28%,,凈利潤48.1億美元,,僅增長18.8%。但該公司擁有 316.2 億美元的銀行現(xiàn)金,,有很大的回旋余地,。當然,只要它能夠繼續(xù)增加對代工能力以及制造和封裝技術的投資,。過去,,臺積電可以削減資本開支,有時甚至可以在數(shù)年內安裝設備并為其擠奶,,削減時間長達數(shù)年,。那些日子已經(jīng)一去不復返了,它必須不斷投資昂貴的設備,,同時不能錯過先進的芯片蝕刻技術,。

  可以肯定的是,有更容易進入的企業(yè),,但在芯片制造方面,,成為英特爾、格羅方德或三星要困難得多,。




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