台积电专题研究：晶圆代工霸主从攻擂到守擂

由弘则研究发布了《台积电专题研究：晶圆代工霸主从攻擂到守擂》这篇报告。以下是对该报告的简单概括，更多内容请前往原报告进行下载查看。半导体作为人类科技进步的技术核心，过去一直按 “摩尔定律”前进。智能手机芯片小型低功耗的要求显著放大制程微型化的作用，台积电沿着晶体管缩小的路径屡试不爽，始终保持行业领先。

1.半导体作为人类科技进步的技术核心，始终沿着摩尔定律前进

硅基半导体的技术演进，每 18 -24 个月晶体管的数量翻倍带来芯片性能提升一倍，或成本下降一半。十多 年来，CPU和GPU的性能每两年多稳步提高一倍，而晶体管密度每三年翻一番，能源效率用了近四年的时 间才达到这一目标，摩尔定律仍在前进但在明显放缓。

2.14nm以下技术节点处于市场垄断

14nm以下（10nm、7nm、5nm）技术节点台积电占据绝对领先地位，联电、格芯、中芯国际等晶圆技术 水平尚未达到。即使是三星也主要是内部手机芯片代工需求，体量不足台积电的10%。3nm节点将在2023 年下半年规模量产，主要为苹果新一代手机芯片，2nm节点将在2025年规模量产。三星、intel的技术节点 规划跟台积电基本一致，目标扩大先进制程的代工市场。

16/28nm及以上的成熟制程方面，台积电的规模在360-370亿美金，超过联电、格芯、中芯以及三星的总 和（约300亿美金）。三星之外，其他晶圆代工厂正大力扩产成熟工艺的产能或加剧市场竞争。

3.最先进的两代制程工艺合计贡献占比过50%

台积电维持先进制程工艺的领先，依靠先进工艺的迭代推动成长。从历史看，一般最为先进的两代制程贡献 占比合计超过50%，而最先进一代贡献占比超过30%后将会推出下一代工艺。

4.高通再度转单台积电，4nm三星战败而台积电彰显霸主地位

2014年苹果A8从三星转单至台积电20nm工艺，佐证当时台积电在先进制程上的技术优势。到10nm节点 后，格芯和联电考虑到成本、回报率等因素暂缓研发进度。高端市场，剩下台积电和三星的对决。实际 上，三星开发10nm领先6个月甚至1年但并未带来订单。从客户角度看，希望稳定且没有任何技术问题的 产品，而不是技术更先进的产品。显然，三星的优化能力与代工市场要求匹配度不如台积电。这也导致 后来竞争策略的改变，2017三星将晶圆代工业务独立出来。

 2021年高通将骁龙888转移给三星5nm工艺，骁龙8 Gen 1由三星4nm工艺节点制造。但三星4nm制造的骁 龙8 Gen1表现不佳，高通主力产品骁龙8+ Gen1、骁龙8 Gen2等转单台积电代工，甚至另一颗重磅芯片 SM7475(骁龙7+或者骁龙7 Gen2)同样该由台积电4nm代工。高通转单的关键点在于，据悉三星代工的骁 龙8Gen1的成品率为35%左右，而台积电的良率则超过 70%以上，由台积电采用4nm制造技术生成的芯片 更节能、更高效能。同样制程下联发科芯片测试性能显著优于高通。

5.先进制程技术规划，3nm/2nm对决GAA

台积电、三星、intel的规划来看，2022-2023年进入3nm节点，2025年进入2nm商业化阶段。其中三星和台积电 之间的竞争明显，台积电3nm仍将坚持采用经过精细改良的FinFET晶体管技术，三星则选择GAAFET技术。从 时间节点上看，台积电在3nm继续保持市场领先地位，并获得全球最大客户A的订单，从23年下半年贡献收益。

 三星晶圆代工业务于2017年作为独立实体开始运营，当时大约有30个客户而目前这个数字已增长到100多个 （台积电有500个客户）。三星正在进行积极投资以增加产能，目前产能分布在韩国京畿道和德克萨斯州奥斯 汀的五个工厂，未来投入运营的增加韩国平泽，德克萨斯州泰勒的工厂，预计到2026年产能可以增加一倍。 三星最近的高端制程订单主要来自高通和AMD，包括5nm用于高通的Snapdragon 8 Gen 1 SOC和AMD的 Chromebook处理器，以及用于高通下一代SoC和AMD即将发布的CPU/GPU的3nm芯片。

英特尔过去几年遭遇制程突破的困境，技术方面布局先进封装等工艺以提升芯片性能。7nm节点已经量产，规 划的intel 20A（对标台积电3nm）、18A（2nm）将分别于2024/2025年量产。

6.台积电的技术路径图：22年3nm，25年2nm

台积电的3nm工艺（N3）计划于2022年下半年进入量产， 2nm工艺（N2）计划于2025年下半年开始大规 模生产。2nm节点将采用新的晶体管技术Nanosheet。

7.3nm坚守FinFET，2nm转向GAA

3nm工艺（N3）计划于2022年下半年进入量产。与N5工艺相比，N3工艺承诺在相同功耗水平下提高10-15% 的性能，或者在相同的晶体管速度下降低25-30%的功耗。同时，N3工艺也承诺将逻辑区域密度提高1.7倍。

2nm工艺（N2）计划于2025年下半年开始大规模生产。N2工艺采用全新的纳米片晶体管（GAAFETs）和背 面电源铁路，这两种创新都服务于提高节点的性能-瓦特特性。与TSMC的N3E相比，基于纳米片的N2节点可 以在相同的功耗和复杂性下提供10%到15%更高的性能，以及在相同的频率和晶体管计数下降低25%到30% 的功耗。新的节点只将芯片密度增加了大约1.1倍。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）