對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，作為全球最大的晶圓代工廠，擁有近500個(gè)客戶，這就是他們的獨(dú)特之處。一方面，公司幾乎可以為提出任何需求的所有客戶提供服務(wù)；另一方面，就容量和技術(shù)而言，他們必須領(lǐng)先于其他任何人；就產(chǎn)能而言，臺(tái)積電（TSMC）是不接受任何挑戰(zhàn)，而且未來(lái)幾年也不會(huì)。至于制造技術(shù)，臺(tái)積電最近重申，它有信心其N2，N3和N4工藝將按時(shí)提供，并且比競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)更先進(jìn)。
臺(tái)積電的信心
臺(tái)積電在今年初將其2021年的資本支出預(yù)算大幅提高至250-280億美元，并將其進(jìn)一步增加至約300億美元，這是其三年計(jì)劃的一部分——計(jì)劃在制造能力和研發(fā)上投入1000億美元。
臺(tái)積電今年300億美元的資本預(yù)算中，約有80％將用于擴(kuò)展先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)能，例如3nm，4nm / 5nm和6nm / 7nm。分析師認(rèn)為，到今年年底，先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上的大部分資金將用于將臺(tái)積電的N5產(chǎn)能擴(kuò)大，擴(kuò)大后的產(chǎn)能將提到至每月110,000?120,000個(gè)晶圓啟動(dòng)（WSPM）。臺(tái)積電同時(shí)表示，其資本支出的10％將用于先進(jìn)的封裝和掩膜制造，而另外10％將用于特殊技術(shù)（包括成熟節(jié)點(diǎn)的定制版本）。
TMSC還在英特爾宣布了IDM 2.0戰(zhàn)略（涉及內(nèi)部生產(chǎn)，外包和代工業(yè)務(wù)）之后，宣布了最新的CapEx計(jì)劃，并在很大程度上重申了TMSC對(duì)甚至未來(lái)的短期和長(zhǎng)期前景的信心。
臺(tái)積電總裁兼首席執(zhí)行官魏哲家在最近的一次分析師和投資者電話會(huì)議上說(shuō)：“作為一家領(lǐng)先的純晶圓代工廠，臺(tái)積電在我們30多年的歷史中從未缺少競(jìng)爭(zhēng)，但我們知道如何競(jìng)爭(zhēng)”，“我們將繼續(xù)專注于提供技術(shù)領(lǐng)先地位，卓越的制造并贏得客戶的信任。最后一點(diǎn)，客戶的信任非常重要，因?yàn)槲覀儧](méi)有與客戶競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)部產(chǎn)品?！?/p>
N5贏得客戶
臺(tái)積電（TSMC）是第一家在2020年中期開(kāi)始使用其N5（5 nm）工藝技術(shù)進(jìn)行芯片大批量生產(chǎn)（HVM）的公司。
最初，該節(jié)點(diǎn)僅用于臺(tái)積電的alpha客戶-Apple和HiSilicon。在9月14日停止向后者發(fā)貨后，這使所有領(lǐng)先的生產(chǎn)能力都留給了Apple。到目前為止，越來(lái)越多的客戶已經(jīng)準(zhǔn)備好使用他們的N5設(shè)計(jì)，因此該節(jié)點(diǎn)的采用率正在增長(zhǎng)。同時(shí)，臺(tái)積電表示，與幾個(gè)月前的預(yù)期相比，更多的客戶計(jì)劃使用N5系列技術(shù)（包括N5，N5P和N4）。
魏哲家說(shuō)：“ N5已經(jīng)進(jìn)入第二年的批量生產(chǎn)，其產(chǎn)量要比我們最初的計(jì)劃要好。” 在智能手機(jī)和HPC應(yīng)用的推動(dòng)下，N5需求繼續(xù)強(qiáng)勁，我們預(yù)計(jì)N5到2021年將貢獻(xiàn)約20％的晶圓收入。[…]實(shí)際上，我們看到越來(lái)越多的5nm和3nm客戶參與其中[與相似階段的7 nm相比]。他們的參與度如此強(qiáng)烈，我們必須為此真正做好準(zhǔn)備。“
對(duì)于TSMC，HPC應(yīng)用包括許多不同類型的產(chǎn)品，包括AI加速器，CPU，GPU，F(xiàn)PGA，NPU和視頻游戲SoC等。由于它們只是合同制造商，因此臺(tái)積電沒(méi)有透露其客戶使用一個(gè)節(jié)點(diǎn)或另一個(gè)節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類（我們知道它為智能手機(jī)/平板電腦/機(jī)頂盒構(gòu)建了Apple A14 SoC，為PC構(gòu)建了Apple M1 SoC）。和平板電腦），但在HPC領(lǐng)域中采用N5的趨勢(shì)正在增長(zhǎng)，這一事實(shí)很重要。
臺(tái)積電（TSMC）負(fù)責(zé)人表示：”在對(duì)智能手機(jī)和高性能計(jì)算應(yīng)用的強(qiáng)勁需求的推動(dòng)下，我們預(yù)計(jì)N5系列的需求將在未來(lái)幾年繼續(xù)增長(zhǎng)?！?”我們希望不僅在第一波中看到高性能計(jì)算，而且將來(lái)還會(huì)有更多需求波來(lái)支持我們領(lǐng)先的[N5]節(jié)點(diǎn)?！?/p>
臺(tái)積電的N5在領(lǐng)先技術(shù)的采用者中獲得市場(chǎng)份額并不奇怪。分析師估計(jì)，臺(tái)積電的N5晶體管密度約為每平方毫米1.7億個(gè)晶體管（MTr / mm 2），如果準(zhǔn)確的話，它是當(dāng)今可用的最密集的技術(shù)。相比之下，三星Foundry的5LPE的晶體管密度介乎125 MTR /平方毫米？130 MTR /平方毫米之間，而Intel的10納米設(shè)有一個(gè)約100 MTR /平方毫米的密度。
臺(tái)積電將在未來(lái)幾周內(nèi)開(kāi)始使用其N5技術(shù)的性能增強(qiáng)版本N5P來(lái)制造芯片，該版本有望將頻率提高多達(dá)5％或?qū)⒐慕档投噙_(dá)10％（以相同的復(fù)雜度）。該技術(shù)為客戶提供了無(wú)縫的遷移路徑——無(wú)需大量的工程資源投資或更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期時(shí)間，因此擁有N5設(shè)計(jì)的任何人都可以使用N5P。例如，N5的早期采用者可以將其IP重新用于其N5P芯片。
N4：明年有望實(shí)現(xiàn)
臺(tái)積電的N5技術(shù)系列還包括進(jìn)化的N4工藝，該工藝將于今年晚些時(shí)候進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，并將于2022年投入批量生產(chǎn)。
與N5相比，該技術(shù)旨在提供更高的PPA（功率，性能，面積）優(yōu)勢(shì)，但保持相同的設(shè)計(jì)規(guī)則，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)架構(gòu)，SPICE仿真程序和IP。同時(shí)，由于N4進(jìn)一步擴(kuò)展了EUV光刻工具的使用范圍，因此還減少了掩模數(shù)量，工藝步驟，風(fēng)險(xiǎn)和成本。
魏哲家說(shuō)：” N4將利用N5的強(qiáng)大基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)展我們的5 nm系列。“ ” N4是具有兼容設(shè)計(jì)規(guī)則的N5的直接移植，同時(shí)為下一波5納米產(chǎn)品提供了進(jìn)一步的性能，功率和密度增強(qiáng)。N4風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)的目標(biāo)是今年下半年，到2022年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)?！?/p>
到2022年，N4進(jìn)入HVM時(shí)，臺(tái)積電將擁有大約兩年的N5經(jīng)驗(yàn)和三年的EUV經(jīng)驗(yàn)。因此，人們期望產(chǎn)量會(huì)很高，而性能可變性肯定會(huì)很低。
但是，即使N4有望達(dá)到最先進(jìn)的水平，它也不會(huì)成為臺(tái)積電明年將提供的最先進(jìn)的制造技術(shù)。
N3：2022年下半年到來(lái)
2022年，全球最大的芯片合同制造商將推出其全新的N3制造工藝，該工藝將繼續(xù)使用FinFET晶體管，但預(yù)計(jì)PPA將大幅提升。
尤其是，與目前的N5工藝相比，TSMC的N3承諾將性能提高10％– 15％（在相同的功率和復(fù)雜度下），或?qū)⒐慕档?5％– 30％（在相同的性能和復(fù)雜度下）。同時(shí)，新節(jié)點(diǎn)還將根據(jù)結(jié)構(gòu)將晶體管密度提高1.1到1.7倍（模擬為1.1倍，SRAM為1.2倍，邏輯為1.7倍）。
N3將進(jìn)一步增加EUV層的數(shù)量，但將繼續(xù)使用DUV光刻技術(shù)。而且，由于該技術(shù)一直在使用FinFET，因此不需要從頭開(kāi)始重新設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)全新IP的新一代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具，這可能會(huì)成為基于Samsung Foundry基于GAAFET / MBCFET的3GAE的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)……
魏哲家說(shuō)：” N3將是我們N5后的又一個(gè)完整節(jié)點(diǎn)，它將使用FinFET晶體管結(jié)構(gòu)為客戶提供最佳的技術(shù)成熟度，性能和成本。“ ”我們的N3技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)展順利，與N5和N7相比，我們繼續(xù)看到N3的HPC和智能手機(jī)應(yīng)用的客戶參與度更高。“
實(shí)際上，臺(tái)積電關(guān)于增加客戶對(duì)N3的參與的說(shuō)法間接反映了其對(duì)N3的高期望。
臺(tái)積電首席執(zhí)行官說(shuō)：” [N3]風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)計(jì)劃在2021年進(jìn)行。“ ”目標(biāo)是在2022年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。引入N3技術(shù)將成為PPA和晶體管技術(shù)中最先進(jìn)的鑄造技術(shù)。[…]我們對(duì)我們的[N5]和[N3]充滿信心，他們將是臺(tái)積電的大型持久節(jié)點(diǎn)?！?/p>
N3之后
Gate-all-around FETs（GAAFET）仍是臺(tái)積電發(fā)展路線圖的一部分。預(yù)計(jì)該公司在其”后N3“技術(shù)（可能是N2）中使用新型晶體管。實(shí)際上，該公司處于下一代材料和晶體管結(jié)構(gòu)的探路模式，這些材料和晶體管結(jié)構(gòu)將在未來(lái)的許多年中使用。
該公司在最近的年度報(bào)告中說(shuō)：”對(duì)于先進(jìn)的CMOS邏輯，臺(tái)積電的3nm和2nm CMOS節(jié)點(diǎn)正在順利進(jìn)行中。“ ”此外，臺(tái)積電加強(qiáng)了探索性的研發(fā)工作，重點(diǎn)放在2nm以外的節(jié)點(diǎn)以及3D晶體管，新存儲(chǔ)器和low-R interconnect等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域有望為許多技術(shù)平臺(tái)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
值得注意的是，臺(tái)積電正在擴(kuò)大Fab 12的研發(fā)運(yùn)營(yíng)能力，目前正在研究和開(kāi)發(fā)N3，N2和更高級(jí)的節(jié)點(diǎn)。
總結(jié)
總體而言，臺(tái)積電有信心其“每個(gè)人的代工廠”戰(zhàn)略將使其在規(guī)模，市場(chǎng)份額和銷售方面進(jìn)一步增長(zhǎng)。該公司還期望繼續(xù)保持其技術(shù)領(lǐng)先地位，這對(duì)于增長(zhǎng)至關(guān)重要。
臺(tái)積電（TSMC）首席財(cái)務(wù)官Wendell Huang在最近一次與分析師和投資者的電話會(huì)議上表示：“到2021年全年，我們現(xiàn)在預(yù)測(cè)晶圓代工產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)率約為16％?！?對(duì)于臺(tái)積電，我們有信心我們可以超越晶圓代工收入的增長(zhǎng)，到2021年將增長(zhǎng)20％左右。“
該公司擁有強(qiáng)大的技術(shù)路線圖，并且計(jì)劃每年繼續(xù)引入改進(jìn)的前沿節(jié)點(diǎn)，從而以可預(yù)見(jiàn)的節(jié)奏為客戶提供改進(jìn)。
臺(tái)積電（TSMC）知道如何與領(lǐng)先節(jié)點(diǎn)和專注于特殊工藝技術(shù)的芯片制造商競(jìng)爭(zhēng)，因此，英特爾（Intel）代工服務(wù)（IFS）并沒(méi)有立即面臨威脅，尤其是因?yàn)檫@家藍(lán)色巨人主要是在邊緣和高級(jí)節(jié)點(diǎn)。
財(cái)務(wù)分析師普遍認(rèn)同臺(tái)積電的樂(lè)觀態(tài)度，主要是因?yàn)槠谕摴镜腘3和N5節(jié)點(diǎn)不會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提供相似的晶體管密度和晶圓啟動(dòng)。
分析師Szeho Ng表示：”繼英特爾3月份宣布晶圓代工廠商卷土重來(lái)之后，臺(tái)積電愿意從2021年開(kāi)始制定一項(xiàng)為期3年的1000億美元的資本支出/研發(fā)投資計(jì)劃，表明了其擴(kuò)大晶圓代工廠領(lǐng)導(dǎo)地位的信心?！拔覀兛吹脚_(tái)積電的戰(zhàn)略價(jià)值隨著N3 / N5的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)：HPC /智能手機(jī)應(yīng)用大力開(kāi)展N5 tape out，而與N5 / N7處于類似階段相比，N3的客戶參與度更高?！?/p>