台积电发展历程、主要业务及财务分析

台湾积体电路制造公司（以下简称“公司”或“台积电”）创立于 1987 年的台湾 省新竹市科学园区，1994 年上市台湾交易所，1997 年登陆纽交所，主要专注于芯 片代工业务。公司首创晶圆代工(Foundry)模式，平均两年迭代一次制程，旗下拥 有 6 座 12 寸晶圆厂、6 座 8 寸晶圆厂、1 座 6 寸晶圆厂以及 5 座先进封测厂，市场 份额超 60%。公司代工业务覆盖 3nm 至 3um 的逻辑制程，下游产品应用包括智能手 机、高性能计算、物联网等五大下游应用领域。公司现有的 3nm 制程技术处于行业 龙头地位。

集成电路发展早期，包揽从设计到制造的 IDM 企业，包括 Intel、三星、AMD 等企业 曾经在行业内无往不利。20 世纪 90 年代芯片制造成本骤增，当时建立一家 12 英寸 晶圆厂的平均投入在 25-30 亿美元。张忠谋认为未来将会出现很多芯片设计公司 （Fabless），而当时的全球半导体市场中并没有专业的代工企业，因此于 1987 年 创立全球首家晶圆代工企业台积电，致力于打造世界级晶圆代工厂并为半导体设计 企业量身定制代工方案。纯晶圆代工经营模式有利于降低芯片设计公司的厂房及设 备的资本支出，并且有效实现对芯片设计公司设计隐私的保护。

台积电创立初期就面临巨大的筹资问题，最终在政府与飞利浦公司的资金支持下成 立。1988 年台积电以 1.5 微米的 6 寸晶圆进入半导体市场，月产能为 1 万片。但当 时国内 80%以上的设计公司都致力于设计不需要 1.5 微米制程的消费电子产品，而 国外的 IDM 大厂也因不信任台积电代工质量而拒绝下单，代工模式的初创时期市场 认同度很低。最终张忠谋依靠交情邀请英特尔认证台积电代工能力，并花费近一年 整改英特尔提出的 200 多个问题，终于在 1991 年拿下英特尔的代工订单，成功在业 内打响名声。美国大量芯片设计公司包括高通、英伟达、Marvell 等均受益于代工 模式，无需承担建立晶圆厂的高额成本，台积电因此进入高速成长期，每年营业额 以 50%以上的速度增长，1994 年公司成功上市台湾证券交易所，1997 年成功登陆纽 交所。

早期晶圆代工技术的授权都来自于 IBM，1997 年 IBM 就研发出了 0.13 微米铜制程 技术方案。台积电放弃与 IBM 合作，开始自主研发技术，2003 年领先 IBM 实现 0.13 微米制程芯片的量产，十年后，IBM 将代工业务转给了格芯，彻底退出了代工 领域。

在各大半导体厂商致力光刻技术的开发中，尼康佳能选择继续降低波长，台积电则 提出以水为介质的浸润式技术理论，取代原本以空气作为镜头与晶圆之间为介质的 “干式”曝光技术，经过与荷兰阿斯麦 ASML 公司的合作，成功领先竞争对手量产 了 90nm、65nm、28nm、20nm 制程芯片，后续几年台积电的晶圆厂扩产不断推进， 营收利润不断提升，即使在 2008 年全球金融危机期间，公司净利率仍保持在 30%以 上。但时任 CEO 的蔡力行因过分重视成本管控进行大幅裁员从而引发大量劳务纠 纷。危机时刻张忠谋重掌台积电逆转危机，后续公司先进制程技术遥遥领先。

苹果的 A4、A5 手机芯片最早由三星代工，而 2011 年二者在专利和良率方面的问题 纠纷不断时，台积电抓住苹果“去三星化”机会，成功拿下部分 A6 处理器订单。 虽然台积电第一代 16nm 制程芯片性能仍不及三星，但在用于 iPhone 6 的处理器 16FFP 时工艺制程已和三星平分秋色，后续几乎通吃 iPhone 7 的处理器订单。然而 台积电前高管梁孟松赴韩成功为三星抢先拿下苹果 14nmFinFET 工艺，夺下大部分 苹果 A9 处理器订单，但后续的 A10 、A11、A12 芯片仍以台积电为主要代工厂。

2017 年 3 月，台积电市值超 Intel 成为全球第一的半导体代工企业，市占率达 56%，规模和技术均远超格罗方德、联电、三星等半导体厂商。2018 年，特朗普签 署《2019 财年国防授权法案》，限制政府和相关承包商使用中国科技产品。2020 年，认定华为和中兴对美国构成“国家安全威胁”，禁止台积电为华为代工。2022 年底 ChatGPT 掀起 AI 浪潮，Scaling law 带动算力需求指数级增长，算力芯片所需 的先进制程及先进封装产能带动台积电实现新一轮强劲增长，截止 2023 年底，公 司市占率 61%，毛利率 53%，7nm 以下的先进制程贡献营收高达 67%，公司已实现 3nm 芯片的量产，预计于 2025 年实现 2nm 技术的量产。

逻辑制程技术覆盖从 7nm 以下的先进制程以及 7nm 以上的成熟制程业务，其中先进 制程产品主要应用于下游的智能手机及高性能计算业务，主要客户包括苹果、英伟 达、AMD、博通、高通、联发科等半导体厂商。公司 7nm 以下先进制程业务旗下分 为三个制程家族，分别是 N7、N5、N3 制程，每一次制程迭代都会有较大的性能、 功率、晶体管数量的提升。台积电在每个制程下划分出两个系列，P 系列为对应节 点性能的增强版本，优势在于降低该节点的拥有成本，最新的 N3P 制程较 N3 制程有 望提升 5%的性能、降低 5%-10%的功耗，1 倍的密度提升，预计将于 2024 年正式投 产；X 系列为专用于高性能计算的节点版本，支持高驱动电流及大功率传送，最新 的 N3X 在相同功耗下比 N3P 提高 5%的性能，达到 1.2 伏特以上的电压水平。此外， 在 3nm 制程中公司也提供精简版本 N3E，N3E 版本的投产难度显著下降，良率较高， 在成本及投产时间上竞争力较强。此外，公司对后续先进制程技术的研发也在持续 不断突破，预计将于 2025 年实现量产 N2 制程技术，2028 年实现量产 A14 制程技 术。

2023 财年 7nm 及以下先进制程工艺技术贡献收入 67%。2020-2023 财年收入 CAGR 达 54%。当前先进制程技术受益于各大云厂商对 AI 算力芯片的强劲需求，公司芯 片产品有望在未来实现量价齐升。长期来看，后续更多 AI 应用及产品落地有望带 动公司 N3 制程以下的先进制程技术研发及降低先进制程产能过剩的风险。 成熟制程方面，公司产品主要应用于物联网、汽车及消费电子业务，这些领域的大 部分产品 28nm 以上的成熟制程即可满足需求，产品包括物联网 MCU、车用 MCU、无 线充电芯片等。公司自 1998 年率先在业内推出 0.18 微米低耗电制程技术后，靠着 每两年推出下一代制程的更新速度，2003 年在 0.13 微米制程技术上超越联华电 子，公司成熟制程业务收入贡献从 2020 财年的 67%下降至 2023 财年的 33%。

除逻辑制程技术外，公司还提供特殊制程技术以满足特定客户需求，其中包括微机 电系统 (MEMS)、CMOS 图像传感器、嵌入式 NVM、射频 (RF)、模拟 (Analog)、高 压 (High Voltage) 和 BCD-Power 工艺等，下游应用包括移动设备、汽车电子系 统、医疗系统、可穿戴设备和物联网相关产品。

3D Fabric 分为两个部分，一部分是前端芯片堆叠技术，集成芯片系统（SoIC, System on Integrated Circuit ） ， 另 一 部 分 是 后 端 封 装 技 术 ， 其 中 包 括 InFO(Integrated Fan-out)及 CoWoS(Chip on Wafer on Substrte)封装技术。 公司对诸如 CoW（Chip-on-Wafer）和 WoW（Wafer-on-Wafer）等前端芯片堆叠技术 统称为“ SoIC”，该技术主要是将多个 die 堆叠到 3D Chiplet 中。通过 SoIC 进行 封装的 die 间连接具有更小的尺寸、更高的带宽、更好的功率完整性(PI)、信号完 整性(SI)和更低的功耗等优点。SoIC 服务平台可满足云，网络和边缘应用中不断增 长的计算，带宽和延迟要求。它支持 CoW 和 WoW 方案，而这两种方案在混合和匹配 不同的芯片功能、尺寸和技术节点时提供了出色的设计灵活性。

2011 年公司推出全球首个 2.5D 先进封装技术 CoWoS，通过 TSV 硅通孔技术把逻辑、 计算、存储多个芯片集成到一起，英伟达的 H100 及 AMD 的 MI300X 芯片均采用 CoWoS 封装技术。此外，公司 TSV 硅通孔技术还可应用于 Chiplet 封装，在保证连接密度 的情况下减少芯片制造的难度，AMD 的 MI300 芯片就采用 Chiplet 技术在达到英伟 达 H100 芯片性能的同时实现成本的优化。Chiplet 技术将大面积芯片在制造环节的 难度和成本转嫁到封装环节。 2017 年公司正式对外宣布使用聚酰胺薄膜代替 CoWoS 中的硅中介层的先进封装技术 （InFO），该技术有效降低单位成本及封装高度。当时台积电的 CoWoS 技术已经日 渐成熟，理论上可让处理器减掉多达 70%的厚度，但是其高昂的成本却让客户望而 却步，InFO 较 CoWoS 封装可有效降低 5 倍的成本。

近年来，下游智能手机及高性能计算需求高速增长带动公司营收不断提升。2023 财 年公司收入 21617 亿新台币，同比下滑 4.5%；GAAP 净利润为 8378 亿新台币，同比 下滑 17.6%。2021-2023 财年收入 CAGR 为 27.0%。截至 2024Q1，公司营收 5926 亿新 台币，同比增长 16.5%，营收增长主要归因于数据中心算力芯片的需求以及智能手 机版本更新带来的先进制程芯片需求。

2021-2023 年半导体行业呈现下行周期，台积电产能利用率从 2021Q1 的 102.7%下降 至 2023Q3 的 73.8%，并从 2023Q4 开始缓慢复苏，近连续两个季度产能利用率保持 在 75%。根据 TrendForce 研究，台积电产能利用率有望在 2025 年提升至 86%以上。 作为晶圆代工龙头企业，公司在盈利能力方面显著优于同行业可比公司，2021- 2023 年以来公司毛利率始终保持在 50%以上，截止 2023 财年公司毛利率达 54.4%， 高于毛利率 19.1%的联电以及毛利率 34.7%的中芯国际。公司显著高于同行的毛利率 归因于先进制程技术领先带来的晶圆代工 ASP 的溢价。截止 2023 年底，公司 3nm 先 进制程芯片的 ASP 在 8602 美元，全制程代工平均 ASP 在 2193 美元，高于联电 1027 美元和中芯国际的 978 美元。

费用端方面，为巩固先进制程技术优势以及保持行业领先地位，公司研发费用率总 体呈现上升趋势。而销售及管理费用率则保持在较低的水平，主要得益于公司历年来勤俭持家，精确控制成本的理念以及产品质量及知名度的不断提升带来的较低的 费用率。截止 2023 财年公司研发费用率为 8.4%，管理费用率为 2.8%，营销费用率 为 0.5%。

公司经营性现金流和自由现金流整体呈现增长趋势，2019 年公司因需要投入大量资 本开支拓建厂房以及 5nm 及以下制程研发费用大涨，自由现金流短暂下滑。2023 财 年，公司经营性现金流为 12420 亿新台币，自由现金流为 3859 亿新台币，2021- 2023 年自由现金流 CAGR 达 11.9%。

截止 2023 财年，公司应收账款及票据周转天数在 37 天，受 2022 以来下有消费电子 需求疲软影响，2023 财年公司库存小幅增加，全年库存周转天数在 87 天。