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​台积电的幕后英雄

发布日期:2022-01-10 10:59浏览次数:565


 2022年,台积电持续扩建台南Fab 18厂3nm生产线,同时加快美国亚利桑那州12汲5nm、大陆南京12汲28nm等产能,包括日本熊本12汲А⒏咝12汲А⒅窨Fab 20厂2nm生产线等三项新投资亦会同时动工。由于基础建设及厂务工程费用大幅增加,设备业者指出,台积电2022年资本支出将上看380~420亿美元规模。

台积电原本拟定3年投资1000亿美元的大扩产计划,但新冠肺炎疫情加速数字转型,设备业者透露,在上修2022年资本支出后,台积电3年总投资规模预估将同步上修至1120亿美元。

这样的投资和扩产规模,需要更多的产业链合作伙伴,特别是上游供应链的支持。对于台积电来说,其先进制程独步天下,对相关的设备、材料、零部件、人才等有更高的要求。这些既是台积电高投入扩产的受益者,也是该公司实现其产能规划的幕后英雄。双方互为依靠,相得益彰。

EUV的支持愈加重要

 

台积电的先进制程对EUV光刻机的依赖度越来越高,使得这类设备的唯一生产商ASML的行业地位愈加凸显。

这家荷兰半导体设备制造商的股价在过去 12 个月飙升了近 70%。ASML 的市场主导地位使其能够通过不断扩大的毛利率产生稳定的收入增长。它还计划通过新的高数值孔径(NA)EUV设备保持其主导地位。

2010至2020年间,ASML的年收入以12% 的复合年增长率(CAGR)增长。如果它从 2020 年到 2030 年以相同的复合年增长率增长,其年收入将从 2020 年的 140 亿欧元(159 亿美元)增加到 2030 年的近 440 亿欧元(498 亿美元)。

ASML在2020 年销售了258 套光刻机,其中包括 31 套EUV设备。随着芯片制造商生产更多 7nm、5nm 和 3nm 芯片,预计其EUV设备的销售额将上升。到2023年,它可能会推出一些高NA系统,使代工厂能够制造2nm制程节点的芯片。

从 2025 年到 2030 年,EUV和高NA EUV设备可能会在ASML的总出货量中占越来越大的比例。这些设备比ASML的低端系统更昂贵,并且可以实现更高的毛利率。ASML预计这一趋势会将其年度毛利率从 2020 年的 48.6% 提高到 2025 年的 54% 至56%。这种扩张应该会持续到 2030 年。

1月3日,ASML位于德国柏林的工厂发生火警,据悉,占地32,000平方米的柏林厂区中,约200平方米厂区受火灾影响。

ASML指出,他们可能需要几天时间以评估此事对于营运的冲击,等到结果出来后,便会尽快向市场报告。ASML传出火灾的工厂主要负责生产光刻机的零组件,包括晶圆台(wafer tables)、光罩盘(reticle chucks)与反射镜(mirror blocks)等。其中用以固定光罩的光罩吸盘处于紧缺状态。目前该厂零组件以供应EUV设备较多,且以晶圆代工的需求占多数。若届时因火灾而造成零组件交期有所延后,不排除ASML将优先分配主要的产出支持晶圆代工订单的可能性。

EUV主要用于7nm以下的先进制程。目前全球仅台积电和三星使用该类设备,包括台积电 7nm、5nm、3nm制程工艺,三星于韩国华城建置的EUV Line(7nm、5nm及4nm)以及3nm GAA制程工艺等。不过,受到全球晶圆代工产能紧缺、各厂积极扩厂等因素影响,半导体设备交期也越拉越长。

ASML德国柏林工厂火灾对晶圆代工而言,将可能对EUV光刻机设备制造产生较大影响。而根据TrendForce的消息,ASML所需的零组件亦不排除通过其它厂区获得,加上目前EUV设备交期相当长,因此,实际对EUV供应的影响仍有待观察。

目前,正值全球芯片荒之际,ASML这场火灾恐拖累其设备出货速度,连带影响客户扩大产能的能力。

显然,台积电所受影响最为明显。这也从一个侧面体现出ASML对于台积电的重要性。

不可忽视的EUV Pod

 

EUV固然重要,但要想发挥其功能,EUV Pod(光罩盒)必不可少。

家登是全球EUV Pod的最大供货商,全球市占率达7成,客户包含多家中国台湾及美国半导体大厂。台积电与家登有着多年的合作关系,前者在先进制程方面的大扩产,也带动了后者的投入。随着晶圆代工大厂把EUV导入制程的程度提升,EUV光罩盒的用量会愈来愈高。

2021年4月,家登在新北市土城工业区为集团旗下的家崎大楼举行动土典礼,投资额50亿元。家崎大楼不但将做为EUV光罩盒异地备援的生产基地,也要扩大发展半导体耗材、航天领域的产品。

上周,家登表示,不但要建立台南树谷厂及南科厂,还要加码双北。之所以如此,主要原因就是台积电需求大增,家登需要做好异地备援的准备。

因为台积电要扩产,需要南北异地备援,不能只有台南,因为那是EUV光罩盒全世界最重要的生产基地,如果出了事情,全球半导体供应链会断掉,所以必须南北异地备援。

3nm顶尖人才

 

台积电于2021年底试产了3nm制程,并计划在2022下半年量产。要保证这些实施,除了设备,相关人才至关重要,特别是技术带头人,发挥着决定性作用。

3nm技术研发方面,由研发资深副总米玉杰领军。米玉杰1994年进入台积电,是台积电7nm、5nm的研发大将,接下来的3nm及2nm也是由他主导,他是目前台积电两位研发资深副总之一,另一位是罗唯仁。米玉杰的研究成果,会决定台积电生产的表现,他的研究结果再交给罗唯仁的团队,负责研发出如何量产的技术,两人是研发的火车头。

在研发部门中,有两位副总也相当重要,吴显扬与曹敏,两人都向米玉杰报告。吴显扬与曹敏在台积电技术研发的路上,常被形容是台积电的两条腿,因为两人分别交错负责台积电一个技术世代的开发。吴显扬负责28、16、7、3nm,曹敏则负责40、20、10nm。

吴显扬是台积电16nm和7nm技术成功开发的关键人物,曾担任研究开发组织3nm平台研发处资深处长,是3nm的主要研发大将。

台积电在先进制程可以一直领先对手的关键就是封装。台积电的3nm决胜关键,封装技术至关重要。台积电在封装领域的灵魂人物是余振华与廖德堆两位副总。余振华是台积电闻名世界铜制程技术的重要推手,也是台积电后段的研发推手;廖德堆2002年加入台积电之前曾在特许半导体及应用材料任职过,曾任晶圆六厂的厂长和后段技术暨服务处资深处长,现负责管理后段技术与营运。

此外,负责制造的三位副总经理王英郎、张宗生及廖永豪,是台积电积极培养的中生代明日之星。

王英郎主要负责28nm以下制程生产营运,包括南科18厂,以及大陆南京厂;张宗生原职掌竹科12B厂先进制程试产,除了持续推动建置3nm试产线之外,同时接掌技术委员会,也负责所有光罩业务;廖永豪则是负责所有8汲б滴裢猓也掌管所有12汲墒熘瞥蹋以及美国WaferTech生产。

王英郎在2015年是南科14厂的厂长,那一年49岁的他,以最年轻厂长之姿被拔擢为技术发展副总,从最年轻厂长升格成最年轻副总。他曾多次获前任董事长张忠谋奖,甚获张忠谋赏识,张只要到南部,几乎都由他坐陪。设备供货商点名他是3nm的主要战将。王英郎在升任副总后即调回竹科,投入EUV设备的技术开发,这几年显著提升晶圆生产率并改善缺陷密度,是台积电7nm、5nm技术可以战胜对手的关键,回到南科18厂,就是为了3nm战斗。

客户

 

以上提到的这些台积电幕后英雄,他们所有工作的最终目的,就是要帮助台积电为客户服务,只有得到客户的认可和订单,所有幕后英雄的工作才真正有价值。从这点来看,客户是台积电的最终英雄。

最近几年,苹果一直是台积电第一大客户,而且以25.93%的份额遥遥领先其他所有台积电客户;第二大客户是联发科,他们的订单营收占比5.8%;近年来,AMD也加大了与台积电的合作,7nm芯片及明年的5nm芯片订单都是台积电代工,此前有消息称他们已经是台积电最大的7nm客户,不过AMD的订单份额也只有4.39%而已,排名第三;再往后是高通,排名第四,份额3.9%,这个相对较低的份额与高通近年来将骁龙8系高端芯片代工交给三星有很大关系。

排在后面的是博通、NVIDIA、索尼、STM、ADI,以及英特尔,虽然英特尔份额只有0.84%,但也是第十大客户了。如果英特尔与台积电的谈判顺利,明年开始可能会用上台积电的3nm制程工艺,份额还会提升。
结语

 

台积电通过自身的不懈努力与坚持,以及上下游合作伙伴的长期合作与默契,将先进制程代工市场牢牢地掌握在了自己手里,这样的局面在未来很多年内恐怕都很难被打破。