台積電7nm再成焦點_風聞

來源：內容來自半導體行業觀察（ID：icbank）原創，作者：暢秋，謝謝！

本週，關於索尼遊戲機PS 5因為台積電產能問題導致生產不順，引發市場高度關注，摩根大通特別對此發佈分析，認為主要挑戰是台積電7nm產線滿載導致PS 5難產。

產能與良率的關係緊密，相關報道稱台積電最新7nm製程良率較預期低10%-15%，對此，摩根大通表示，新產品難免有較低良率，這在正常範圍之內。據摩根大通分析，若台積電碰到良率挑戰，一般會增加產能來彌補影響，但現在台積電的7nm產能已經滿載到年底，很難給PS 5擠出更多空間。因此三、四季度PS 5都短缺，主要挑戰是台積電沒有額外產能。

實際上，為AMD代工的PS 5芯片應不會有太大問題。第三季度良率雖低於預期，但第四季有望快速趕上。

而這一消息，使業界對台積電的主要關注點，從5nm轉移到了7nm。

7nm火爆出世

2018上半年，台積電開始試產7nm製程工藝，並在第二季度正式量產，第四季度達到最大產能。主要產品包括FPGA、AI、GPU和網通芯片。

2018年，採用台積電7nm製程工藝生產的芯片主要有蘋果A12處理器和華為麒麟980。在當年的第四季度，7nm芯片出貨量在台積電該季度全部出貨量中的比重，達到了23%，在那一季度，其10nm佔6%，16nm和20nm共佔21%，可見，剛出世，台積電的7nm產能就備受關注。

後來，高通驍龍855、華為麒麟990、AMD Zen 2這些SoC產品也都陸續採用了台積電7nm製程。台積電宣稱相比16nm製程，7nm約有35-40%的速度提升，或降低了65%的功耗。

台積電的7nm製程工藝分為第一代7nm工藝（N7）、第二代7nm工藝（N7P），以及7nm EUV（N7+）。其中N7和N7P使用的是DUV光刻，但為了用DUV製作7nm工藝，它還使用了沉浸式光刻、多重曝光等技術。而N7+則直接使用了EUV光刻，2017年，台積電開始使用EUV進行7nm製程開發，並於2019年開始小規模量產，2020年大規模量產，主要產品包括智能手機處理器、HPC和汽車芯片。

N7製程方面，截至2019年底，總計有超過100個客户產品投片，涵蓋相當廣泛的應用，包含移動裝置、遊戲機、人工智能、中央處理器、圖形處理器，以及網絡連接裝置等。此外，N7+版本於2019年量產，協助客户產品大量進入市場。

以上這三種7nm工藝雖然在性能、功耗等方面表現優異，但成本都十分高昂，起初，只有像華為、蘋果、AMD和高通這樣的大廠才會使用。

除少數大客户外，台積電很多客户從16nm製程直接跨越到了7nm，因為10nm被認為是一個過渡節點。

此外，該公司還推出了從7nm向5nm製程的過渡工藝6nm（N6），該製程的客户除了以上4家之外，還有博通和聯發科。

N6技術的設計法則與N7技術兼容，也可大幅縮短客户產品設計週期和上市時間。N6技術於2020年第一季開始試產，預計於2020年底前量產。

按照產品劃分，智能手機芯片一直是台積電先進製程的主要營收來源，最新數據顯示，其所佔比重高達47%，如下圖所示，另外，高性能計算機芯片貢獻33%的營收，物聯網芯片、汽車芯片分別佔比8%、4%，數字消費電子產品芯片為5%，其他則為3%。

目前來看，台積電營收主力為7nm製程。不久前，該公司宣佈截止到7月，其7nm良品芯片（good die）累計出貨量已超過10億顆。同時，台積電優化7nm製程後推出的6nm已經開始進入生產階段，並採用EUV技術取代部份浸潤式光刻掩模。蘋果、華為海思、高通、聯發科、AMD、賽靈思、英偉達、博通等均是台積電7nm客户。

據悉，目前大部分客户已經大幅追加第四季7nm訂單，使得台積電7nm產能滿載。

在過去兩年裏，因客户需求非常強烈，其產能得到快速提升，預估2020年7nm產能將是2018年的3.5倍。

財報中的7nm演進

除了技術本身，以及客户和產品外，從台積電近兩年的財報也可以看出其7nm製程的火爆程度。

台積電2019年第三季度的財報顯示，當季營收環比增長21.6%，同比增長了12.6%，税後淨利潤同比增長13.5%，環比暴漲51.4%。

在那個季度裏，台積電的先進工藝產能爆發，蘋果、華為、AMD等客户都推出了新一代7nm芯片，包括麒麟990系列、A13及鋭龍3000、RX 5700系列等，所以，台積電的7nm產能在那時就已經供不應求，交期從2個月延長到了6個月。

台積電表示，7nm工藝在2019年第三季度貢獻的營收佔比達到了27%，是第一大主力，而16nm工藝貢獻的營收達到了22%，10nm工藝減少到了2%。

台積電2019年第四季度財報顯示，當季出貨量最大的是7nm工藝芯片，所佔比例為35%，超過了三分之一。其他工藝的芯片中，16nm的出貨量佔20%，10nm僅為1%。

對比一下，此前的財報顯示，2019年第三季度7nm芯片出貨量所佔的比重為27%，10nm為2%，16nm則為22%。顯然，在2019年第四季度，台積電7nm芯片的出貨比重提升了8個百分點，而16nm和10nm的出貨量均有下滑。

不過需要指出的是，由於台積電去年第四季度的營收相比第三季度增長了8.3%，這意味着整體芯片的出貨量環比可能有一定的增加，所以16nm和10nm出貨所佔比重的下滑，並不一定意味着出貨量有下滑。

台積電7nm工藝芯片在2019年第四季度的出貨量佔比大幅提升至35%，主要與蘋果和華為這兩大客户有關。蘋果在去年秋季推出了基於A13芯片的iPhone 11系列，華為也推出了基於麒麟990/990 5G芯片的Mate 30系列手機。而這兩個系列的智能手機在去年第四季度開始大量出貨，對處理器的需求也有大幅增漲。而蘋果A13和麒麟990/990 5G芯片都是基於台積電的7nm工藝製造。

2020年第二季度的財報顯示，與去年同期相比，台積電收入增長了28.9％，而淨收入和稀釋後的每股收益均增長了81.0％。與2020年第一季度相比，第二季度的收入結果基本持平，淨收入增長3.3％。

其中，7nm的出貨量佔晶圓總收入的36％，而16nm的出貨量佔18％。可以看到，在今年第二季度，7nm為台積電帶來了最多的利潤，其次便是16nm，排第三的是28nm。

前些天，台積電公佈了2020年8月份的財報，營收接近42億美元，再次創造歷史新高。台積電最先進的5nm工藝在今年一季度投產，目前，已經開始為客户代工相關的芯片，搭載台積電先進工藝芯片的智能手機也將在年底前大規模出貨。

從近期台積電的財報來看，7nm工藝才是其近兩個季度的主要營收來源，分別貢獻了營收的35%和36%。

據產業鏈消息人士透露，台積電計劃將7nm製程工藝的月產能提升到13萬片晶圓，並努力在年底提升至14萬片。

AMD貢獻搶眼

在台積電所有大客户中，AMD對其營收的貢獻，特別是7nm製程的貢獻增長最為迅猛。

以AMD公司2020年第二季度財報為例，數據非常亮眼，同時，該公司CEO Lisa Su（蘇媽）提到，目前台積電的7nm產能非常吃緊。

事實上，近期從業內傳來的各種消息已經表明，AMD開始出現缺貨的跡象，而Ryzen 4000型APU的情況尤為明顯。在被問及AMD的產能與供應情況時，蘇媽是這樣的回答的：“我們有一個強大的供應鏈。我已經在之前説過了，在此就再強調一遍，7nm供應非常緊張，我們仍然在緊密地和台積電合作，以確保我們能夠滿足客户們的需求。但產能非常緊，我想表達的是，隨着我們繼續增加產能，我們能夠看到的機會就越多。”

從中我們可以看出，AMD在旗下7nm芯片批量上市一年多後，仍然受到產能問題的困擾，即便蘋果這種超級大客户的訂單已全面轉為5nm，其騰出的7nm產能仍然無法滿足所有客户。另外，台積電在上個季度的環比收入增長只有0.8%，這也從側面證明其產能已經接近極限。

為了在英特爾7nm芯片進展延遲的情況下更快佔領處理器市場，AMD將加大對台積電N7/N7+製程下單量，預計2021全年N7/N7+芯片的訂單增加到20萬片，與今年相比約增加一倍，有望明年成為台積電7nm芯片的最大客户。

7nm客户仍在擴充

雖然台積電的5nm製程很受關注，且其產能也在快速爬升當中，但7nm產能的緊張狀況依然沒有緩解的跡象，不但老客户還在排隊加單，新客户也在想辦法搶得一杯羹，這其中的典型代表就是英特爾和特斯拉。

英特爾在2020年第二季度財報中提到，該公司基於7nm的CPU相對於預期計劃大約滯後了6個月，這將最初計劃2021年底推出7nm芯片的時間節點延期到至少2022年。

最近，關於英特爾已向台積電下單代工7nm（或6nm）芯片的聲音不絕於耳，雖然近期該公司高管公開表示，外包代工的合作伙伴還沒有最終確定，仍在斟酌和考察當中，但就目前業界僅剩台積電和三星這兩傢俱備7nm製程工藝量產能力的狀況來看，英特爾的選擇餘地很小，更何況台積電的7nm要比三星的成熟，且良率更好。

而據台灣地區媒體報道，英特爾近期已與台積電達成協議，預訂了台積電明年18萬片6nm 芯片產能，據估算，這批芯片外包代工業務或超過200億美元規模，如果情況屬實的話，這將成為台積電失去華為這一大客户之後的一筆新增大單，在訂單方面並不發愁的台積電，後續壓力是如何滿足迅速擴大的產能需求。

特斯拉方面，供應鏈消息顯示，該公司正在與博通合作研發新款HW 4.0自動駕駛芯片，而且2021年第四季度就將大規模量產. 據悉，該芯片將採用台積電7nm製程技術生產，而且是業內首個採用台積電SoW封裝技術的芯片。

現有的特斯拉FSD芯片由三星代工，製程為14nm。而馬斯克想更進一步，直接跳到 7nm製程，這方面，台積電是理想的合作伙伴。