來源：內(nèi)容由半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）原創(chuàng)，作者：張健，謝謝。
今年4月，臺積電的5nm制程工藝已經(jīng)領(lǐng)先于三星進(jìn)入量產(chǎn)階段。不過，在量產(chǎn)初期（今年第二季度和第三季度），產(chǎn)能還比較有限，處在絕對的供不應(yīng)求狀態(tài)，目前也只能滿足其最大的兩個客戶，蘋果和華為海思的需求。
今年3月，有外媒報道，臺積電當(dāng)時正在按計劃開始大規(guī)模生產(chǎn)5nm制程芯片，并表示工廠的產(chǎn)能已滿，短期內(nèi)無法再接受任何訂單。與此同時，臺積電的7nm制程工藝和產(chǎn)能已經(jīng)進(jìn)入極佳狀態(tài)，一直處于滿載狀態(tài)，短期內(nèi)還看不到有較大剩余產(chǎn)能的可能。而5nm是繼7nm之后的新工藝，其在某種程度上分擔(dān)了一部分7nm產(chǎn)能的壓力。有分析師表示，今年臺積電5nm制程產(chǎn)線的營收，將占整體營收的10％左右。
今年，肯定可以面市的5nm芯片是蘋果的A14，以及A14X應(yīng)用處理器。另外就是海思的麒麟1020（也有說法是麒麟1000），而麒麟1020不一定是海思下一代麒麟芯片的名稱，官方型號和相關(guān)信息或?qū)⒃诮衲?月的IFA 2020（2020德國柏林消費(fèi)電子展）上公布。另外，MyDrivers的一份報告顯示，海思今年將量產(chǎn)兩款5nm 芯片，但華為官方尚未透露具體信息。
除了蘋果和華為海思之外，從今年年底開始，AMD的Zen 4架構(gòu)CPU，以及RDNA 3架構(gòu)的GPU，高通新款5G手機(jī)芯片驍龍875及X60基帶芯片，英偉達(dá)新一代Hopper架構(gòu)GPU芯片，以及聯(lián)發(fā)科和賽靈思等客戶，也將陸續(xù)開始采用臺積電5nm制程生產(chǎn)相應(yīng)芯片。此外，業(yè)界盛傳英特爾也會成為臺積電5nm客戶。
變數(shù)
然而，在新冠肺炎疫情，以及美國封鎖、打壓的雙重作用下，華為手機(jī)在海外的銷售受到了較大影響，這就直接導(dǎo)致該公司下調(diào)了今年下半年推出新旗艦手機(jī)的銷量預(yù)期，從而連帶影響了海思麒麟1020芯片的出貨量。
不過，臺積電對于海思這個大客戶一直都非?？粗?，也竭盡全力滿足客戶需求，5nm產(chǎn)能力保華為麒麟1020。據(jù)悉，臺積電已緊急接受了華為高達(dá)7億美元的訂單，這批訂單將在9月中旬美國禁令生效之前出貨，主要涉及5nm和12nm制程，其中，5nm制程大約有2.5萬片晶圓，每片按1.5萬美元價格算的話，這批訂單價值就有3.75億美元。
還有供應(yīng)鏈消息稱，海思已經(jīng)下修了臺積電5nm及7nm芯片約20%產(chǎn)能。不過，海思今年釋放出的產(chǎn)能很快就會被蘋果，以及可能于今年底出貨5nm芯片的AMD等廠商分食掉。
據(jù)悉，海思砍單的5nm產(chǎn)能被蘋果全部拿下，蘋果還要求臺積電第四季度追加1萬片5nm芯片產(chǎn)能。另外，臺積電為AMD定制了5nm制程強(qiáng)化版，已被AMD提出每月超過2萬片12吋晶圓的需求，計劃今年第四季度到位。而蘋果追加約1萬片的產(chǎn)能需求，很可能也將采用這項(xiàng)制程。
對于海思來說，無論是砍單，還是臨時追加5nm制程芯片訂單，都是無奈之舉，都是應(yīng)對美國打壓的被動舉措。
臺積電之前公布5nm工藝良率達(dá)到了80%，這在量產(chǎn)初期算是一個很高的水平了。而隨著第三季度和第四季度逐步上量，良率還會穩(wěn)步提升。這些對于希望盡快拿到5nm制程產(chǎn)能的芯片廠商來說，機(jī)會越來越大，特別是到了2021年的時候，會有更多的廠商考慮邁入5nm制程大門。
就在上周，NXP（恩智浦）宣布加入了臺積電的5nm制程產(chǎn)能爭奪戰(zhàn)。該公司新一代汽車芯片將采用臺積電5 nm制程(N5P)，臺積電預(yù)計在2021年交付首批5nm制程樣品給恩智浦的主要客戶。
這似乎是一個信號，2021年，除了前文提到的那些芯片廠商會陸續(xù)跟進(jìn)臺積電5nm制程外，很可能會有更多的廠商加入這一行列，從而填充不斷成熟和提升的5nm產(chǎn)能。那么，情況會完全按照這個劇本進(jìn)行下去嗎？答案是不一定。
不確定性
我們知道，臺積電最賺錢的制程分別是7nm、16nm和28nm。據(jù)悉，臺積電2020年第一季度逆勢增長，實(shí)現(xiàn)凈利潤1190億元新臺幣，創(chuàng)下歷史新高。第一季度營收達(dá)到3106億元新臺幣，同比增長42%。其中，7nm制程營收占比高達(dá)35%，10nm占比僅為0.5%，16nm則占到19%，16nm及更先進(jìn)制程占到了55%。而接下來的5nm制程將會進(jìn)一步鞏固這一局面。
在這樣的背景和發(fā)展勢頭下，臺積電還將繼續(xù)對成熟的7nm工藝進(jìn)行改進(jìn)，以進(jìn)一步提高產(chǎn)量，以將7nm工藝擴(kuò)展到更多的中端芯片客戶中。而目前臺積電7nm產(chǎn)能就處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，在進(jìn)一步升級之后，其在未來幾年的發(fā)展前景依然樂觀。而這是否會在某種程度上與5nm產(chǎn)能形成一定的競爭關(guān)系呢？畢竟5nm是全球最先進(jìn)的量產(chǎn)制程工藝，其價格非常的昂貴，能夠承受的廠商畢竟是少數(shù)，7nm、6nm同樣是非常先進(jìn)的制程了，都是不錯的選擇。
另外，新冠肺炎疫情和美國貿(mào)易壁壘都是重大且未來不確定性因素，對先進(jìn)制程未來的應(yīng)用走勢會產(chǎn)生潛移默化的影響。
在前不久召開的臺積電股東會上，有股東提問，若無法承接華為海思訂單，是否會對明年業(yè)績有影響，臺積電董事長劉德音回應(yīng)稱，若沒有海思訂單，無論是在產(chǎn)能、訂單或手機(jī)市占率等層面上，有很多客戶想要填補(bǔ)空缺，但也不知道要多久才能補(bǔ)上，得看產(chǎn)業(yè)連動性、產(chǎn)業(yè)敏捷性；他也坦言，希望這件事不要發(fā)生，但若發(fā)生，盼很快就能補(bǔ)上。
從劉德音的回答也可能看出明年5nm產(chǎn)能利用率是存在不確定性的。在全球大局勢和強(qiáng)大的非市場因素干擾下，即使是像臺積電這樣有巨大影響力的企業(yè)，也很無奈。
對于先進(jìn)制程工藝的進(jìn)展，劉德音表示，5nm制程預(yù)計明年可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，強(qiáng)化版 5nm制程將于2022年量產(chǎn)，目前正在研發(fā)相當(dāng)于第三版5nm制程的4nm技術(shù)，預(yù)計2023年量產(chǎn)。三者設(shè)備均可通用。
不過，從宏觀經(jīng)濟(jì)形勢來看，劉德音認(rèn)為，未來經(jīng)濟(jì)出現(xiàn) V 型反轉(zhuǎn)不太可能，可能是 U 型或 L 型。這說明經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇是一個相對漫長的過程，這也在一定程度上制約了先進(jìn)制程的普及，因?yàn)槭袌鲂枨罅靠峙聸]那么大了。
談到5nm制程的產(chǎn)能和需求，上周末，摩根大通做了一個統(tǒng)計，具體如下圖所示。該機(jī)構(gòu)認(rèn)為，如果貿(mào)易壁壘持續(xù)存在的話，從今年第四季度開始，臺積電5nm產(chǎn)能可能會出現(xiàn)利用率下降的局面，且暫時沒有除蘋果以外的大客戶填補(bǔ)缺口。
從圖中可以看出，華為海思的5nm芯片訂單量還是很可觀的，僅次于蘋果。而在2021年，由于受到貿(mào)易壁壘限制，圖中預(yù)測的海思每月25k-35k片晶圓的量可能不復(fù)存在（我們當(dāng)然希望這種情況不發(fā)生），而后邊客戶對5nm產(chǎn)能的需求量又有限，雖然會有多家客戶分食掉海思的，但似乎還不夠，到那時，供需關(guān)系是否會如2020年這樣，要畫一個問號了。
再者，為了保持技術(shù)的先進(jìn)性和領(lǐng)導(dǎo)力，臺積電稱2020全年資本支出不會改變。特別是在發(fā)展7nm和5nm先進(jìn)制程方面，該公司依然在不斷下單EUV光刻機(jī)。除了ASML的光刻機(jī)之外，EUV相關(guān)的光罩、模組也在瘋狂下單。
與此同時，ASML官宣了全新的EUV技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是第一代HMI多光束檢測機(jī)HMI eScan1000，該設(shè)備適用于5nm和更先進(jìn)工藝，據(jù)稱可讓廠商的產(chǎn)能暴漲600％。
HMI eScan1000是一套基于HMI多光束技術(shù)的高科技監(jiān)測系統(tǒng)，專門對晶圓質(zhì)量進(jìn)行檢測。HMI eScan1000能夠同時產(chǎn)生、控制九道電子束，極大地減少了晶圓質(zhì)量分析所耗費(fèi)的時間成本，與單個電子束檢查工具相比，吞吐量提高達(dá)600％。
600％的提升是個什么概念呢？打個比方，今年上半年，臺積電的5nm工藝產(chǎn)能達(dá)到1萬片晶圓／月，雖然前期受到疫情影響，但預(yù)計出貨的高峰期會在Q3，有了新EUV設(shè)備的支持，產(chǎn)能將提升到7－8萬片晶圓／月。當(dāng)然，產(chǎn)能漲600%只是一個理論上的數(shù)據(jù)，在完成晶圓檢測之前還有提純、鍍膜等諸多流程，每個環(huán)節(jié)都會影響最終產(chǎn)能效率。
如果這樣的產(chǎn)能提升效率在2021年得到釋放，那么到時候5nm的產(chǎn)能會很可觀，是否能夠有足夠的客戶需求去填充，目前來看存在著很大的不確定性。
最后，三星也是一個重要的考量因素。
因?yàn)榈搅?021年，三星的5nm產(chǎn)能也會放量，這樣，市場上整體5nm芯片制造能力又會提升一大塊。
前一段時間，三星宣布其5nm制程產(chǎn)線搶下了高通和英偉達(dá)的訂單。不過，業(yè)界普遍認(rèn)為，三星晶圓代工的5nm產(chǎn)能及良率在下半年仍然難以追上臺積電，臺積電有信心成為今年唯一能提供5nm量產(chǎn)的晶圓代工廠。
5月，三星宣布計劃提升位于韓國平澤工廠的晶圓代工產(chǎn)能，新的晶圓代工生產(chǎn)線將基于5nm工藝打造5G、高性能計算(HPC)和人工智能(AI)芯片。該公司希望新的代工線能在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處理器Exynos 1000，這款芯片將會在今年底或明年初發(fā)布。此外，還有谷歌自研的SoC “Whitechapel”，有望在Pixel系列手機(jī)上使用。
另外，高通的5G芯片訂單，特別是基帶芯片X60，除了由臺積電代工外，可能還有一部分交由三星生產(chǎn)。
綜上，臺積電5nm制程產(chǎn)能在今年是供不應(yīng)求的，但到了2021年就不一定了，存在著諸多不確定性。
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