分析称5nm制程工艺产能有过剩风险

来源:西贝网
今年4月,台积电的5nm制程工艺已经领先于三星进入量产阶段。不过,在量产初期,产能还比较有限,处在绝对的供不应求状态,目前也只能满足其最大的两个客户,苹果和华为海思的需求。

  今年4月,台积电的5nm制程工艺已经领先于三星进入量产阶段。不过,在量产初期(今年第二季度和第三季度),产能还比较有限,处在绝对的供不应求状态,目前也只能满足其最大的两个客户,苹果和华为海思的需求。今年3月,有外媒报道,台积电当时正在按计划开始大规模生产5nm制程芯片,并表示工厂的产能已满,短期内无法再接受任何订单。


  与此同时,台积电的7nm制程工艺和产能已经进入极佳状态,一直处于满载状态,短期内还看不到有较大剩余产能的可能。而5nm是继7nm之后的新工艺,其在某种程度上分担了一部分7nm产能的压力。有分析师表示,今年台积电5nm制程产线的营收,将占整体营收的10%左右。

  今年,肯定可以面市的5nm芯片是苹果的A14,以及A14X应用处理器。另外就是海思的麒麟1020(也有说法是麒麟1000),而麒麟1020不一定是海思下一代麒麟芯片的名称,官方型号和相关信息或将在今年9月的IFA 2020(2020德国柏林消费电子展)上公布。另外,MyDrivers的一份报告显示,海思今年将量产两款5nm 芯片,但华为官方尚未透露具体信息。

  除了苹果和华为海思之外,从今年年底开始,AMD的Zen 4架构CPU,以及RDNA 3架构的GPU,高通新款5G手机芯片骁龙875及X60基带芯片,英伟达新一代Hopper架构GPU芯片,以及联发科和赛灵思等客户,也将陆续开始采用台积电5nm制程生产相应芯片。此外,业界盛传英特尔也会成为台积电5nm客户。

  变数

  然而,在新冠肺炎疫情,以及美国封锁、打压的双重作用下,华为手机在海外的销售受到了较大影响,这就直接导致该公司下调了今年下半年推出新旗舰手机的销量预期,从而连带影响了海思麒麟1020芯片的出货量。

  不过,台积电对于海思这个大客户一直都非常看重,也竭尽全力满足客户需求,5nm产能力保华为麒麟1020。据悉,台积电已紧急接受了华为高达7亿美元的订单,这批订单将在9月中旬美国禁令生效之前出货,主要涉及5nm和12nm制程,其中,5nm制程大约有2.5万片晶圆,每片按1.5万美元价格算的话,这批订单价值就有3.75亿美元。

  还有供应链消息称,海思已经下修了台积电5nm及7nm芯片约20%产能。不过,海思今年释放出的产能很快就会被苹果,以及可能于今年底出货5nm芯片的AMD等厂商分食掉。

  据悉,海思砍单的5nm产能被苹果全部拿下,苹果还要求台积电第四季度追加1万片5nm芯片产能。另外,台积电为AMD定制了5nm制程强化版,已被AMD提出每月超过2万片12吋晶圆的需求,计划今年第四季度到位。而苹果追加约1万片的产能需求,很可能也将采用这项制程。

  对于海思来说,无论是砍单,还是临时追加5nm制程芯片订单,都是无奈之举,都是应对美国打压的被动举措。

  台积电之前公布5nm工艺良率达到了80%,这在量产初期算是一个很高的水平了。而随着第三季度和第四季度逐步上量,良率还会稳步提升。这些对于希望尽快拿到5nm制程产能的芯片厂商来说,机会越来越大,特别是到了2021年的时候,会有更多的厂商考虑迈入5nm制程大门。

  就在上周,NXP(恩智浦)宣布加入了台积电的5nm制程产能争夺战。该公司新一代汽车芯片将采用台积电5 nm制程(N5P),台积电预计在2021年交付首批5nm制程样品给恩智浦的主要客户。

  这似乎是一个信号,2021年,除了前文提到的那些芯片厂商会陆续跟进台积电5nm制程外,很可能会有更多的厂商加入这一行列,从而填充不断成熟和提升的5nm产能。那么,情况会完全按照这个剧本进行下去吗?答案是不一定。

  不确定性

  我们知道,台积电最赚钱的制程分别是7nm、16nm和28nm。据悉,台积电2020年第一季度逆势增长,实现净利润1190亿元新台币,创下历史新高。第一季度营收达到3106亿元新台币,同比增长42%。其中,7nm制程营收占比高达35%,10nm占比仅为0.5%,16nm则占到19%,16nm及更先进制程占到了55%。而接下来的5nm制程将会进一步巩固这一局面。

  在这样的背景和发展势头下,台积电还将继续对成熟的7nm工艺进行改进,以进一步提高产量,以将7nm工艺扩展到更多的中端芯片客户中。而目前台积电7nm产能就处于供不应求的状态,在进一步升级之后,其在未来几年的发展前景依然乐观。而这是否会在某种程度上与5nm产能形成一定的竞争关系呢?毕竟5nm是全球最先进的量产制程工艺,其价格非常的昂贵,能够承受的厂商毕竟是少数,7nm、6nm同样是非常先进的制程了,都是不错的选择。

  另外,新冠肺炎疫情和美国贸易壁垒都是重大且未来不确定性因素,对先进制程未来的应用走势会产生潜移默化的影响。

  在前不久召开的台积电股东会上,有股东提问,若无法承接华为海思订单,是否会对明年业绩有影响,台积电董事长刘德音回应称,若没有海思订单,无论是在产能、订单或手机市占率等层面上,有很多客户想要填补空缺,但也不知道要多久才能补上,得看产业连动性、产业敏捷性;他也坦言,希望这件事不要发生,但若发生,盼很快就能补上。

  从刘德音的回答也可能看出明年5nm产能利用率是存在不确定性的。在全球大局势和强大的非市场因素干扰下,即使是像台积电这样有巨大影响力的企业,也很无奈。

  对于先进制程工艺的进展,刘德音表示,5nm制程预计明年可实现大规模量产,强化版 5nm制程将于2022年量产,目前正在研发相当于第三版5nm制程的4nm技术,预计2023年量产。三者设备均可通用。

  不过,从宏观经济形势来看,刘德音认为,未来经济出现 V 型反转不太可能,可能是 U 型或 L 型。这说明经济复苏是一个相对漫长的过程,这也在一定程度上制约了先进制程的普及,因为市场需求量恐怕没那么大了。

  谈到5nm制程的产能和需求,上周末,摩根大通做了一个统计,具体如下图所示。该机构认为,如果贸易壁垒持续存在的话,从今年第四季度开始,台积电5nm产能可能会出现利用率下降的局面,且暂时没有除苹果以外的大客户填补缺口。

  从图中可以看出,华为海思的5nm芯片订单量还是很可观的,仅次于苹果。而在2021年,由于受到贸易壁垒限制,图中预测的海思每月25k-35k片晶圆的量可能不复存在(我们当然希望这种情况不发生),而后边客户对5nm产能的需求量又有限,虽然会有多家客户分食掉海思的,但似乎还不够,到那时,供需关系是否会如2020年这样,要画一个问号了。

  再者,为了保持技术的先进性和领导力,台积电称2020全年资本支出不会改变。特别是在发展7nm和5nm先进制程方面,该公司依然在不断下单EUV光刻机。除了ASML的光刻机之外,EUV相关的光罩、模组也在疯狂下单。

  与此同时,ASML官宣了全新的EUV技术,这项技术是第一代HMI多光束检测机HMI eScan1000,该设备适用于5nm和更先进工艺,据称可让厂商的产能暴涨600%。

  HMI eScan1000是一套基于HMI多光束技术的高科技监测系统,专门对晶圆质量进行检测。HMI eScan1000能够同时产生、控制九道电子束,极大地减少了晶圆质量分析所耗费的时间成本,与单个电子束检查工具相比,吞吐量提高达600%。

  600%的提升是个什么概念呢?打个比方,今年上半年,台积电的5nm工艺产能达到1万片晶圆/月,虽然前期受到疫情影响,但预计出货的高峰期会在Q3,有了新EUV设备的支持,产能将提升到7-8万片晶圆/月。当然,产能涨600%只是一个理论上的数据,在完成晶圆检测之前还有提纯、镀膜等诸多流程,每个环节都会影响最终产能效率。

  如果这样的产能提升效率在2021年得到释放,那么到时候5nm的产能会很可观,是否能够有足够的客户需求去填充,目前来看存在着很大的不确定性。

  最后,三星也是一个重要的考量因素。

  因为到了2021年,三星的5nm产能也会放量,这样,市场上整体5nm芯片制造能力又会提升一大块。

  前一段时间,三星宣布其5nm制程产线抢下了高通和英伟达的订单。不过,业界普遍认为,三星晶圆代工的5nm产能及良率在下半年仍然难以追上台积电,台积电有信心成为今年唯一能提供5nm量产的晶圆代工厂。

  5月,三星宣布计划提升位于韩国平泽工厂的晶圆代工产能,新的晶圆代工生产线将基于5nm工艺打造5G、高性能计算(HPC)和人工智能(AI)芯片。该公司希望新的代工线能在2021年下半年全面投入使用。

  目前,采用三星5nm制程制造的芯片主要包括三星新款处理器Exynos 1000,这款芯片将会在今年底或明年初发布。此外,还有谷歌自研的SoC “Whitechapel”,有望在Pixel系列手机上使用。

  另外,高通的5G芯片订单,特别是基带芯片X60,除了由台积电代工外,可能还有一部分交由三星生产。

  综上,台积电5nm制程产能在今年是供不应求的,但到了2021年就不一定了,存在着诸多不确定性。

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