2024年台积电研究报告：共享云侧和端侧AI增长红利，长期成长路径清晰

台积电

AI 从云侧向端侧渗透，行业具备较大成长空间

云侧 AI 算力需求持续高增长，端侧 AI 渗透率快速提升，启动新一轮科技增 长周期。自 2022 年底 Chat GPT 面向公众开放以来，生成式 AI 带动了社会 新一轮的生产效率提升，也开启了新一轮 AI 投资机遇。根据 IDC 数据，2020 年至 2023 年全球生成式 AI 市场空间上涨了约 6 倍，预计 2024 年至 2030 年 期间复合增长率达到 40%，2030 年市场规模有望接近万亿美元。作为 AI 大 模型行业最重要支撑的算力芯片也正享受行业高增长红利。 在 AI 算力芯片首次覆盖报告中，我们看到来自于 AI 大模型的需求正在快速 推动 AI 云侧的 AI 算力需求。同时，AI 大模型正在向端侧快速渗透，AIPC、 AI 智能手机的渗透率也有望快速提升。受益于此，云侧 AI 算力和端侧智能 驾驶算力主要玩家英伟达和端侧 AI 智能机玩家高通的增长动能有望增强。 台积电，作为英伟达和高通两家半导体设计公司的代工厂，将占据大多数的 AI 算力芯片的晶圆代工制造需求，充分享受行业增长红利。

首先，基于大模型的 AI 行业仍然处于发展初期的阶段。全球相关的资金/资 本正在快速涌入，包括巨头和初创公司。这些大模型的供应商正在加速升级 AI 大模型的能力，以提供更好的用户体验。因此，市场对于 AI 算力芯片， 包括 GPU、AI ASIC 的需求都在加速增长。 根据 Yole Intelligence，2023 年数据中心的 AI 加速器芯片（包括 GPU 和 AI ASIC）的市场规模达到 506 亿美元，并预期在 2029 年达到 2,000 亿美元， 复合增长率超过 25%。其中，台积电不仅在晶圆代工（Foundry）占据主要 份额，也在先进封测领域进行扩张。

其次，AI 大模型从云侧向端侧延伸和渗透，会有效拓展 AI 大模型在 C 端用 户的使用，进一步打开 AI 算力芯片行业规模空间。一方面，由于需要为 AI 大模型提供算力，端侧芯片，包括手机 SoC，需要提供更加强大的算力支撑， 因而这些端侧算力中心芯片尺寸（die size）将需要增长 5%-10%。单个芯片 的成本和价格也会更高。 再次，端侧 AI 大模型能力有望带来用户体验的改善，从而推动更换需求（包 括智能手机、笔记本电脑）带来的出货量增长。根据我们的预测，2023 年、 2024 年，全球的智能手机出货量同比增速分别为-3.4%、+4.9%；根据 IDC 预 测，2023 年、2024 年全球电脑（PC）的出货量同比增速分别为-16.1%、+3.7%； 根据 TrendForce 预测，2023 年、2024 年、2025 年，全球服务器市场收入同 比增速分别为-6.0%、+2.0%、+3.6%。这些电子产品的出货量本身处于复苏增 长阶段。 最后，进一步看，AI 在智能手机、笔记本电脑、服务器的渗透率在 2023 年 至 2025 年都将提升。例如，根据 Counterpoint 预测，2024 年、2025 年 AI 手机的渗透率将分别达到 11%、24%。

在本轮的AI超级周期中，台积电提供半导体晶圆代工先进制造平台，占据比 较重要且比较有利的产业链环节。 从云侧来看，根据台积电在今年 4 月法说会的分享，未来 5 年，伺服器 AI 处理器的年复合增长率预计为 50%，预计到 2028 年收入占比超过 20%。根 据台积电的定义，伺服器 AI 处理器狭义指具备执行训练（training）和推理 （inference）功能的 GPU、AI 加速器和 CPU，并不包含网络、边缘或者终端 装置 AI。 AI 是台积电高性能计算（HPC，High Performance Computing）板块最强驱动 力，也是整体营收的最大贡献来源。在今年二季度，该业务板块收入占比首 次超过 50%，并且取得 66%的同比增速，是增速最快的业务板块。

从端侧来看，智能手机端的 AI SoC 以及部分 PC 端的 AI 芯片，都是由台积电 来进行晶圆代工以及部分高端封测。苹果的 M 系列和 A 系列芯片、高通的 骁龙 Gen 系列处理器、联发科的天玑系列处理器、AMD 的锐龙 PRO 8040 系 列和锐龙 PRO 8000 系列处理器，以及 Zen 5 处理器，都是由台积电完成制 造。因此，台积电有望享受 AI 带动的电子终端需求复苏以及高端 AI 芯片价 值量提升的行业驱动力。 台积电智能手机业务板块的收入同比增速也从 2023 年二季度的低点（-31%） 恢复到今年二季度的 40%增长。进入到 N2 节点，公司看到智能手机客户的 需求依然比较旺盛。因此，我们对于台积电智能手机业务板块的长期增长保 持乐观。 本轮 AI 掀起的科技行业浪潮，不仅带来了市场的增量，也有望催动科技产 业存量市场的复苏。台积电在 AI 算力芯片产业链中占据较为关键的位置， 公司不断推进的先进制程制造平台是为芯片厂商提供大算力低功耗芯片的 重要基础，因此台积电可以充分享受行业红利。

全球半导体基本面持续上行

全球半导体处于周期上行的阶段，并且仍有上行的空间。根据半导体行业协 会（SIA）数据，全球半导体月度销售额同比增速在2023年4月见底，录得上 轮半导体周期下行以来的最低点-22%。随后全球半导体基本面步入上行周 期。截至今年5月，全球半导体月度销售额同比增长21%，较4月的16%继续 上扬，连续13个月保持周期上行，连续7个月保持正增长。根据半导体周期 历史，每一个上行或下行周期持续时间约24个月来看，本轮半导体周期上行 仍有空间。 本轮半导体基本面周期持续上行的空间主要来自于两个方面。一方面，来自 于上文提到的AI大模型需求带动的增量市场。另一方面，来自于落后于半导 体周期节奏的，非AI相关的，原有半导体产业正处于半导体周期上行的早期 阶段。 根据我们的统计，中国台湾主要晶圆代工（不含台积电）月度销售在6月的 同比增速为-1%，较5月的+3%再次下滑。虽然负增速持续收窄，但是依然没 有稳定在正增长的水位。所以，非AI相关的半导体需求依然有较大的周期上 行的空间。 费城半导体指数估值在2022年10月触底上行以来，已经持续20个月，跟历史 上约2年的上行周期比较，还有一些上行的空间和机会。但是，由于AI大模 型对于多个科技子行业的带动，本轮周期估值上行的高度可能会较以往峰 值更高。

台积电同频享受全球半导体基本面上行红利，也具备持续上行的空间。 台积电月度营收同比增速于2023年3月录得-15%的低点，早于全球半导体行 业触底。公司月度营收同比增速在2023年8月-9月二次触底之后便一路上扬。 台积电今年4月、5月营收同比增速为+60%、+30%，都优于全球半导体行业 恢复情况。 受益于周期上行动能，在近期的二季度业绩会上，台积电上调2024年收入指 引至25%上下，达到原指引20%-25%的指引区间上限。公司上调指引可以说 是半导体行业周期上行的标志之一。 同时，台积电上调2024年资本支出指引至300亿美元至320亿美元区间。与原 指引280亿美元至320亿美元的指引区间相比，公司上调了指引区间下限，也 因此上调指引的中枢。这为公司明年和后年的增长奠定基础。

台积电也同样受益于非AI相关半导体需求/周期上行动能。台积电的成熟产 能（28nm及以上制程）的季度收入同比增速在2023年四季度录得-26%的低 点。这与全球半导体2023年二季度低点的-22%和中国台湾晶圆代工厂（不含 台积电）2023年二季度低点-29%类似。而台积电成熟制程的季度收入同比增 速从去年四季度的低点-26%连续2个季度上行，在今年二季度同比下降4%， 接近同比持平的水平。 不仅仅是收入端，台积电今年一季度毛利率以及二季度毛利率指引都高于 市场一致预期。半导体周期上行动能正在推动公司产能利用率饱和运行，也 推动增厚公司利润。台积电今年一季度毛利率以及二季度毛利率分别高于 指引0.1个百分点和1.5个百分点。

从估值来看，6月末台积电未来12个月市盈率在25x，低于台积电上一轮周期 高位2021年2月的31x，仍有约20%的上行空间。6月末高通市盈率18x，英伟 达市盈率40x，费城半导体指数市盈率33x。我们认为横向比较来看，台积电 市盈率处于AI受益公司的合理区间。 我们认为上调的收入和资本支出指引都是台积电基本面的重要支撑，也是 公司消化估值的重要保障。因此，我们预期资本支出转化为固定资产再转化 为公司收入利润的过程是股价长期增长的动能体现。

台积电业绩印证 AI 增量以及半导体周期上行

2Q24 台积电业绩超预期，短期基本面上行。2Q24 台积电营业收入为 6,735 亿新台币，同比增长 40%，环比增长 14%，略高于指引上限与市场一致预期， 主要受惠于 3nm 和 5nm 节点的强劲需求。毛利率 53.2%，同比下滑 0.9 个 百分点，环比上升 0.1 个百分点，好于指引上限与市场一致预期，受益于产 能利用率较高。我们预计短期内 AI 对于台积电 HPC 及智能手机的下游拉动 将会维持强劲。此外，全球半导体周期仍然处于上行周期、下半年即将进入 传统的消费电子新机发布旺季，我们预计台积电下半年的产能利用率将会 维持在高位。 台积电积极推进海外产能扩张。根据公开报道，台积电于美国亚利桑那州的 晶圆一厂预计将于 2025 年逐步投产，月产能 2 万片。二厂计划采用 2nm3nm 先进制程，预计于 2027 年投产。台积电在今年 4 月表示还将在亚利桑 那州建立第三座晶圆厂，预计于 2030 年投产。日本熊本一厂预计 2024 年 底开始量产，满载产能 5.5 万片，熊本二厂也计划于 2024 年末开始建设。 在德国，台积电将携手博世、英飞凌、恩智浦共同建立 16nm 晶圆厂，预计 将于 2027 年量产。台积电表示未来将有 1-2 成产能位于海外。因此，公司 未来受外部环境影响而将产能进一步向欧美转移的风险较小。

台积电积极扩张海外产能，将会有助于台积电满足海外客户晶圆代工需求， 降低地缘政治风险及地震、台风等极端恶劣天气对于台积电的运营风险。台 积电海外工厂开始运营对台积电毛利率可能造成拖累，但我们认为由于台 积电有着较为强大的运营管理能力及议价能力，对毛利率的整体影响有限。 预计未来几年海外工厂将会拖累台积电毛利率 2-3 个百分点。 长期来看，晶圆代工 2.0 助力台积电扩大潜在市场规模（TAM），市场空间 有望从原来 1,150 亿美元扩大到 2,500 亿美元。台积电在 2Q24 的业绩会中 表示，将把业务范围从晶圆代工重新定义为晶圆代工 2.0，除晶圆代工外， 新加入了先进封装、测试、掩模制造等项目。台积电表示只会重点发展先进 制程、最前沿的后道工艺，2024 年预计将 10%的资本开支（32 亿美元左右） 用于相关技术研发。我们预计这将会帮助台积电扩大潜在市场规模，市场空 间有望从原来 1150 亿美元扩大到 2500 亿美元。 CoWoS 产能供不应求，2025 年末产能有望达到 2023 年末的 4 倍以上。此 前，台积电表示 CoWoS 产能在未来的 4-5 年中将会维持 60%的年复合增长 率。在 2Q24 业绩会中，台积电表示当前 CoWoS 产能依然非常紧张，预计 2024 年产能将会翻倍以上增长，并且在 2025 年再次达到翻倍以上增长。我 们预计 2025 年末台积电 CoWoS 产能有望达到 6 万片每月，增长速度超出 此前的市场预期。2026 年 CoWoS 产能有望达到供需平衡。

规模效应助力台积电先进封装业务毛利率提升至公司均值。早期，台积电的 先进封装业务毛利率远低于平均水平，但规模效应帮助台积电大幅降低单 位成本，过去两年内毛利率显著提升。目前，台积电先进封装业务毛利率已 经接近公司平均水平，助力公司整体毛利率上行。

台积电 2Q24 业绩： 营业收入为 6,735 亿新台币，同比增长 40%，环比增长 14%，略高于 指引上限与市场一致预期，主要受惠于 3nm 和 5nm 节点的强劲需求。 毛利率为 53.2%，同比下滑 0.9 个百分点，环比上升 0.1 个百分点， 好于指引上限与市场一致预期，受益于产能利用率较高。 营业利润 2,866 亿新台币，同比增长 42%，环比增长 15%；营业费用 率同比下滑 1.5 个百分点，环比下滑 0.4 个百分点，因此营业利润率 达到 42.5%，好于指引上限与市场一致预期。 净利润为 2,477 亿新台币，同比增长 36%，环比增长 10%，好于市场 一致预期。

台积电 3Q24 财务指引： 营业收入指引中位数 7,410 亿新台币，同比增长 36%，环比增长 10%， 符合市场一致预期。 毛利率指引中位数 54.5%，同比持平，环比上升 1.3 个百分点，好于 市场一致预期，受益于产能利用率持续提升。毛利率正面影响因素主 要包括 ASP 上涨、N3 的稀释效应在减弱，负面因素主要为台湾水电 费用上涨、海外工厂运行将拖累毛利率 2-3 个百分点。 经营利润率指引中位数 43.5%，同比持平，环比上升 1.0 个百分点， 好于市场一致预期。

台积电 2024 经营指引： 收入增速：上调指引，从 20%-25%上调至约 25%。 资本开支：上调资本开支指引下限，从 280-320 亿美元上调至 300- 320 亿美元，资本开支中枢从 300 亿美元上调至 310 亿美元。

业绩会要点： AI 需求强劲，包括 HPC 和智能手机。智能机 AI 芯片尺寸约有 5%-10% 的增长。 CoWoS 产能：台积电表示计划今年 CoWoS 产能翻倍以上增长，同时 希望 2025 年 CoWoS 产能将继续翻倍或以上。预计 CoWoS 的产能紧 张将会持续到 2025 年，在 2026 年才会缓解。 重新定义晶圆代工（Foundry）：包括封装、测试、光罩制作、IDM（存 储除外），更好体现公司聚焦的市场。

竞争格局

台积电市占率稳居第一，毛利率远超同业。根据 TrendForce，1Q24 台积电 在全球晶圆代工市场市占率达到 61.7%，继续稳居第一。三星电子 1Q24 晶 圆代工营收占全球 11%，位列第二。中芯国际和联电市占率均约 5.7%，分 别位列第三和第四。 从营收增速看，台积电营收同比增速整体跟随晶圆制造周期波动。毛利率方 面，台积电毛利率长期维持在 53%以上，而中芯国际及联电毛利率围绕 30% 上下浮动。我们认为，丰厚的毛利率带动台积电拥有更为丰厚的资源进行再 投入，维持领先地位。

先进制程三强争霸，台积电霸主地位稳固。台积电 N2 工艺定于 2025 年末 开始量产，下一版本 N2P 将于 2026 年量产。N2 系列将增加 NanoFlex 功能， 允许芯片设计人员在同一模块中匹配来自不同库（高性能、低功耗、不同面 积）的单元，以提高性能或降低功耗。在今年 4 月举办的北美技术论坛上， 台积电发布了 A16（1.6nm）技术，预计于 2026 年量产。我们认为台积电在 先进制程上具备先发优势，绑定了苹果、英伟达、AMD 等主要客户。同时， 台积电历史上的良率和工艺稳定性强，客户认可度高，我们预计未来台积电 仍然会在先进制程晶圆代工市场稳居第一。 三星 3nm 制程工艺面临良率和效率挑战。三星电子于 2022 年宣布率先量 产 3nm 工艺，并计划于 2025 年开始量产 SF2 2nm 工艺制程芯片。但是其第 一代 3nm 工艺 SF3E 在良率和效率方面一直不及预期。三星在 3nm 上引入 了全新的 GAA 架构晶体管，和以前的 FinFET 晶体管有较大区别，导致良率 存在较大问题。据报道，当前三星 3nm Exynos 2500 芯片良率不足 20%，导 致无法出货。同时，三星 3nm 性能也比台积电低 10%-20%。我们认为当前 三星 3nm 工艺对于台积电的威胁较小。

英特尔开始迈入 3nm 工艺量产时代。2021 年，英特尔制定了“四年计划”， 目标在 4 年内推进 Intel7、Intel4、Intel3、Intel20A、Intel18A 5 个制程节点， 重新获得先进制程领先性。英特尔表示，当前 Intel3 3nm 工艺已经投入量 产，应用产品包括最近推出的 Xeon 6 Sierra Forest 和 Granite Rapids 处理器。 但是，根据公开报道，英特尔下一代 Lunar Lake 处理器的两个模块都是由台 积电代工的，下一代AI芯片Falcon shores也将采用台积电3nm制程与CoWoS 先进封装技术。我们认为，短期来看英特尔的 3nm 工艺仍在完善过程中， 长期来看英特尔将会逐步将更多产品转向自己的代工产能，但对台积电的 整体市场影响较为有限。 我们认为台积电仍有较大优势保持半导体晶圆代工的技术领先。因为公司 自身规模、研发投入和客户粘性都具备一定的壁垒。

（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。）