来源:半导体行业观察
昨天, $台积电 (TSM.US)$ 交出了一份出色的成绩单,这带动公司股价再创历史新高。
如下图所示,在台积电三季度的营收中,5nm成为了公司的主要工艺,贡献了本季度32%的营收。从下图有右可以看到,这种状况从23年Q1以来维持至今。在当季度,5nm贡献了台积电31%的营收,7nm仅为20%。而上一季度(22年Q4),7nm和5nm的贡献不分伯仲。
随后的时间里,5nm一直是公司的营收担当,但3纳米正在悄然崛起。自2022年台积电成功量产3纳米鳍式场效电晶体(3nm FinFET,N3)制程技术,短短两年,该先进工艺已为其营收贡献了不菲的份额。
随着AI应用的爆发式增长,各大芯片厂商纷纷抢滩3nm,一场激烈的市场争夺战已全面打响。
晶圆十八厂是台积公司3纳米制程的主要生产基地(图源:台积电) 七大芯片巨头,扎堆挤进3nm 在众多细分领域中,手机芯片,例如 $苹果 (AAPL.US)$ 的A系列,一直以来都是半导体工艺的“风向标”,率先采用最先进的工艺节点。然而,随着人工智能的迅猛发展,AI芯片也开始在这一领域崭露头角,甚至成为了新的“领跑者”。目前诸多AI芯片公司几乎都加入了台积电3nm新节点的争夺战。
3nm是当下最先进的已经量产的工艺节点。2022年,台积电领先业界成功量产3纳米(N3)制程技术。N3是继5纳米(N5)制程技术之后的另一个全世代制程。而在N3制程技术之后,台积电又推出能够支持更佳功耗、效能与密度的强化版N3E及N3P制程。此外,台积公司进一步提供广泛的技术组合满足客户多样化的需求,其中包括为高效能运算应用量身打造的N3X制程、以及支持车用客户及早采用业界最先进制程技术的N3AE解决方案。
目前台积电3nm项目清单中包括Apple A18、Apple M4和用于iPhone的 A19芯片、$高通 (QCOM.US)$ 即将推出的骁龙 8 Gen4 芯片、 $英特尔 (INTC.US)$ 的新款 Lunar Lake和Arrow Lake CPU、 $美国超微公司 (AMD.US)$ 的新款 Zen 5 CPU 和即将推出的Instinct MI350 系列 AI 加速器,以及$英伟达 (NVDA.US)$ 的下一代 Rubin R100 AI GPU(将搭载未来一代 HBM4 内存)、联发科的新款Dimensity C-X1(汽车芯片)。
苹果自去年的A17 Pro芯片开始,就率先使用了3nm工艺。今年的A18和A18 Pro则更进一步,分别采用的是台积电N3E和N3P工艺。据天风国际分析师郭明錤的推文透露,苹果2025年iPhone 17的处理器A19 Pro芯片,将继续采用台积电的N3P工艺/3纳米技术制造。2026年iPhone 18型号的处理器预计将使用台积电的2纳米技术。然而,出于成本方面的考虑,并非所有新款iPhone 18都将配备2纳米处理器。
来源:X 自从苹果自研电脑芯片M系列以来,M芯片也和A系列芯片一样,迅速采用先进工艺。去年苹果的M3系列就开始使用3nm工艺。而下一代M4芯片,将采用台积电第二代3nm制程,晶体管数量达280亿。
来源:Apple 高通是除苹果之外最大的手机芯片供应商。高通的骁龙8 Gen 4今年也开始采用3nm制程。随着高通骁龙峰会的邻近,高通骁龙8 Gen 4也释放出了更多的细节。据悉,这是高通首款搭载自研Oryon内核的智能手机SoC,将采用台积电3nm N3E工艺量产。高通这次将其命名为骁龙8 Elite,不再沿用此前的“第四代骁龙8”的命名方式。这款芯片也将成为安卓阵营的旗舰标杆。
不过在此之外,高通的一大竞争对手联发科已经率先发布了天玑9400,这是联发科首款3nm芯片组,采用台积电第二代3nm工艺N3E,能效提高高达40%。联发科称,这是唯一一款搭载最新Armv9.2 CPU优势的旗舰5G智能手机芯片。
来源:联发科 $谷歌-A (GOOGL.US)$ / $谷歌-C (GOOG.US)$ 的Tensor系列手机芯片过去四代一直采用三星的工艺代工,不过从Tensor G5开始谷歌将转向台积电,采用台积电3nm工艺,并搭配台积电的InFO-POP封装。Tensor G5是谷歌首款完全自主设计的手机芯片,此前四代Tensor芯片均基于三星Exynos平台进行修改定制。这对三星来说,又失去了一个重要客户,由于三星代工厂的产量和功率效率存在问题。
不过智能手机市场进入平缓期已成为行业共识,而以ChatGPT为代表的人工智能市场却展现出勃勃生机。英伟达、AMD和英特尔三家芯片巨头正全力投入AI芯片的研发和生产,力争在AI芯片市场分得一杯羹。
英伟达的Rubin AI GPU被业界传言将采用3nm工艺,但Rubin架构的GPU预计要到2026年才能上市,因此英伟达将在几大巨头中最晚推出3nm芯片。目前,英伟达正在全力研发Blackwell GPU,消息称该GPU在未来一年的供应已经售罄。不得不说,英伟达的GPU确实非常抢手,在工艺上也不必过于激进。
AMD Instinct系列GPU是面向AI市场的重要武器。Instinct此前一直采用5纳米/6纳米双节点的Chiplet模式,而从多次AMD所公布的路线图来看,到了MI350系列,就升级为了3纳米。下一代Instinct MI350系列将于2025年上市。AMD表示,Instinct MI350 系列将基于3nm工艺节点,还提供高达288 GB的 HBM3E 内存,并支持 FP4/FP6数据类型。
来到英特尔方面,首先英特尔的AI PC处理器Lunar Lake SoC已经使用了3纳米,采用了英特尔的Foveros 3D封装技术,芯片生产外包给了台积电。Lunar Lake架构主要由两个组件构成:计算芯片和平台控制器芯片。整个计算块,包括P核和E核,都建立在台积电的N3B节点上,而SoC块则使用台积电N6节点制造。
英特尔另外一款要采用3nm的芯片是代号为Falcon Shores的独立GPU,但是随着近来英特尔所面临的巨大挑战,英特尔似乎正在做一些调整,其中包括裁员、削减成本、推出训练市场转而聚焦在x86架构推理方面,这些可能会影响到Falcon Shores,该产品原本预计将于明年发布。
联发科除了做手机处理器之外,也瞄准广阔的AI市场。今年4月26日,联发科在北京车展发布天玑汽车平台新品,天玑汽车座舱平台CT-X1采用3nm制程,CT-Y1和CT-YO采用4nm制程,为智能座舱带来了巨大的算力突破。
联发科也有意进军AI PC,此前据报道,联发科技与英伟达正在合作开发一款采用3nm制程的AI PC芯片。该芯片预计在2025年下半年实现量产。这款芯片将搭载英伟达的GPU IP,为AI PC提供强大的图形处理和人工智能计算能力,以此进入高端笔记本电脑市场。
可以看出,下一代的AI芯片都在拥抱3nm,为什么AI芯片会如此青睐先进工艺?
算力需求激增:AI模型的复杂度不断攀升,对芯片的算力要求也与日俱增。先进工艺能提供更高的晶体管密度和更快的运算速度,从而满足AI计算的庞大需求。
能效比至关重要:AI芯片不仅要快,还要省电。先进工艺能带来更低的功耗,延长设备的续航时间,这对于移动端的AI应用尤为关键。
市场竞争激烈:AI芯片市场竞争异常激烈,各大厂商纷纷推出自己的产品。采用先进工艺,不仅能提升产品的性能,还能在市场竞争中占据优势。
台积电赚翻了 在先进的3纳米芯片领域,台积电无疑是当之无愧的领跑者。由于三星的良率问题以及英特尔尚未实现量产,台积电在这一制程上独占鳌头。2023年第四季度,尽管仅有苹果一家客户采用台积电的3纳米工艺,但其营收仍占公司总收入的15%,高达29.43亿美元,充分彰显了这一先进制程的巨大潜力。
今年第一季度和第二季度,3纳米工艺节点在台积电的总营收中占比分别为9%和15%。其中,一季度的占比相对较低,主要受到智能手机市场季节性波动的影响。进入三季度,如上图所示,3纳米占了公司20%的营收。台积电财务长黄仁昭表示,2024年第三季业绩受惠于智慧型手机和AI相关应用对3纳米和5纳米技术的强劲需求,此一态势可望持续至第四季。第四季合并营收预计介于261亿美元至269亿美元之间。
不过据《电子时报》报道,凭借3纳米和5纳米这两个高端制程,台积电有望在前三季度创造约1万亿新台币(310亿美元)的营收。2024年前三个季度台积电的收入总计新台币20,258.5亿元,比2023年同期增长 31.9%。
随着越来越多的客户采用该制程,3nm工艺节点将在台积电的收入中占据相当大的份额。据 ICSmart.cn报道,今年台积电的 N3 系列节点(包括N3B和N3E)将在 2024 年占到该代工厂总收入的20%以上。预计2025年,3nm将占台积电2025年收益的30%以上。
来源:台积电 考虑到AI需求旺盛,加上苹果、高通等IC设计公司的消费产品订单,台积电产能仍然紧张。
供不应求的情况下,涨价之势就起来了。据悉台积电计划将3nm、5nm等先进制程的价格上调8%,以确保长期稳定的利润率。
此前DigiTimes指出,台积电将对其尖端3nm芯片收取更高的价格,3nm将突破2万美元。这也意味着下一代CPU和GPU将比现在更加昂贵。生产成本的大幅上涨,芯片行业势必会将其转嫁给下游客户和消费者。据了解,高通上一代骁龙 8 Gen3 处理器芯片本身售价约为 200 美元,但新款骁龙 8 Gen4 处理器售价可能超过250美元,这无疑会使新旗舰智能手机的价格更高。
除了制程先进以外,有传闻称台积电也因AMD、NVIDIA等大厂对AI芯片的需求,CoWoS产能也是一大问题。《工商时报》引述业界消息指出,台积电计划在第3季前新增CoWoS相关机台,并已要求设备厂商增派工程师,以充实龙潭AP3厂、竹南AP6厂及中部科学园区AP5厂的产能。
MoneyDJ报道中引用的消息人士此前估计,台积电CoWoS产能仍然供不应求,今年每月产能为3.5万至4万片。加上额外的外包产能,明年的产量可能达到每月6.5万片以上,甚至可能更高。
写在最后 总的来说,七大芯片巨头,扎堆挤进3nm,这不仅是一场技术竞赛,更是一场关于产能的角逐。随着AI、5G等技术的不断发展,对芯片性能的需求将日益增长。3nm工艺的成熟应用,将为这些新兴技术提供坚实的底层支撑,推动整个电子产业迈向新的高度。然而,技术的进步也伴随着挑战,如高昂的制造成本、良率问题等。
未来,如何平衡性能、功耗和成本,将是芯片厂商们面临的重要课题。不过,对台积电来说,好日子依然在向他们招手。
日经亚洲报导,台积电董座兼CEO魏哲家表示,一家主要客户透露,AI需求旺到「疯」。他认为这只是开始,这波态势可望延续好几年。魏哲家称,几乎所有AI公司皆与台积电合作,因此TSMC对产业前景的看法,可说是既广且深。
而且,按照魏哲家所说,公司2nm客户询问度高于3吗,,A16需求也很强。
魏哲家表示,高速运算(HPC)加速往小芯片(Chiplet)设计,但并不会影响2nm采用,且客户目前对2nm需求也比3nm还高,预计产能也将会更高。至于最先进的A16 需求也很强,A16对AI服务器应用有很强的吸引力,台积电积极准备相关产能,以应对客户需求。
“法人关注未来PC、智能手机需求,预计未来 PC、手机出货量会是个位数成长,但硅含量成长将超过出货量。”魏哲家说。
编辑/jayden
來源:半導體行業觀察
昨天, $台積電 (TSM.US)$ 交出了一份出色的成績單,這帶動公司股價再創歷史新高。
如下圖所示,在臺積電三季度的營收中,5nm成爲了公司的主要工藝,貢獻了本季度32%的營收。從下圖有右可以看到,這種狀況從23年Q1以來維持至今。在當季度,5nm貢獻了台積電31%的營收,7nm僅爲20%。而上一季度(22年Q4),7nm和5nm的貢獻不分伯仲。
隨後的時間裏,5nm一直是公司的營收擔當,但3納米正在悄然崛起。自2022年臺積電成功量產3納米鰭式場效電晶體(3nm FinFET,N3)製程技術,短短兩年,該先進工藝已爲其營收貢獻了不菲的份額。
隨着AI應用的爆發式增長,各大芯片廠商紛紛搶灘3nm,一場激烈的市場爭奪戰已全面打響。
晶圓十八廠是台積公司3納米制程的主要生產基地(圖源:台積電) 七大芯片巨頭,扎堆擠進3nm 在衆多細分領域中,手機芯片,例如 $蘋果 (AAPL.US)$ 的A系列,一直以來都是半導體工藝的「風向標」,率先採用最先進的工藝節點。然而,隨着人工智能的迅猛發展,AI芯片也開始在這一領域嶄露頭角,甚至成爲了新的「領跑者」。目前諸多AI芯片公司幾乎都加入了台積電3nm新節點的爭奪戰。
3nm是當下最先進的已經量產的工藝節點。2022年,台積電領先業界成功量產3納米(N3)製程技術。N3是繼5納米(N5)製程技術之後的另一個全世代製程。而在N3製程技術之後,台積電又推出能夠支持更佳功耗、效能與密度的強化版N3E及N3P製程。此外,台積公司進一步提供廣泛的技術組合滿足客戶多樣化的需求,其中包括爲高效能運算應用量身打造的N3X製程、以及支持車用客戶及早採用業界最先進製程技術的N3AE解決方案。
目前臺積電3nm項目清單中包括Apple A18、Apple M4和用於iPhone的 A19芯片、$高通 (QCOM.US)$ 即將推出的驍龍 8 Gen4 芯片、 $英特爾 (INTC.US)$ 的新款 Lunar Lake和Arrow Lake CPU、 $美國超微公司 (AMD.US)$ 的新款 Zen 5 CPU 和即將推出的Instinct MI350 系列 AI 加速器,以及$英偉達 (NVDA.US)$ 的下一代 Rubin R100 AI GPU(將搭載未來一代 HBM4 內存)、聯發科的新款Dimensity C-X1(汽車芯片)。
蘋果自去年的A17 Pro芯片開始,就率先使用了3nm工藝。今年的A18和A18 Pro則更進一步,分別採用的是台積電N3E和N3P工藝。據天風國際分析師郭明錤的推文透露,蘋果2025年iPhone 17的處理器A19 Pro芯片,將繼續採用台積電的N3P工藝/3納米技術製造。2026年iPhone 18型號的處理器預計將使用台積電的2納米技術。然而,出於成本方面的考慮,並非所有新款iPhone 18都將配備2納米處理器。
來源:X 自從蘋果自研電腦芯片M系列以來,M芯片也和A系列芯片一樣,迅速採用先進工藝。去年蘋果的M3系列就開始使用3nm工藝。而下一代M4芯片,將採用台積電第二代3nm製程,晶體管數量達280億。
來源:Apple 高通是除蘋果之外最大的手機芯片供應商。高通的驍龍8 Gen 4今年也開始採用3nm製程。隨着高通驍龍峯會的鄰近,高通驍龍8 Gen 4也釋放出了更多的細節。據悉,這是高通首款搭載自研Oryon內核的智能手機SoC,將採用台積電3nm N3E工藝量產。高通這次將其命名爲驍龍8 Elite,不再沿用此前的「第四代驍龍8」的命名方式。這款芯片也將成爲安卓陣營的旗艦標杆。
不過在此之外,高通的一大競爭對手聯發科已經率先發布了天璣9400,這是聯發科首款3nm芯片組,採用台積電第二代3nm工藝N3E,能效提高高達40%。聯發科稱,這是唯一一款搭載最新Armv9.2 CPU優勢的旗艦5G智能手機芯片。
來源:聯發科 $谷歌-A (GOOGL.US)$ / $谷歌-C (GOOG.US)$ 的Tensor系列手機芯片過去四代一直採用三星的工藝代工,不過從Tensor G5開始谷歌將轉向台積電,採用台積電3nm工藝,並搭配台積電的InFO-POP封裝。Tensor G5是谷歌首款完全自主設計的手機芯片,此前四代Tensor芯片均基於三星Exynos平台進行修改定製。這對三星來說,又失去了一個重要客戶,由於三星代工廠的產量和功率效率存在問題。
不過智能手機市場進入平緩期已成爲行業共識,而以ChatGPT爲代表的人工智能市場卻展現出勃勃生機。英偉達、AMD和英特爾三家芯片巨頭正全力投入AI芯片的研發和生產,力爭在AI芯片市場分得一杯羹。
英偉達的Rubin AI GPU被業界傳言將採用3nm工藝,但Rubin架構的GPU預計要到2026年才能上市,因此英偉達將在幾大巨頭中最晚推出3nm芯片。目前,英偉達正在全力研發Blackwell GPU,消息稱該GPU在未來一年的供應已經售罄。不得不說,英偉達的GPU確實非常搶手,在工藝上也不必過於激進。
AMD Instinct系列GPU是面向AI市場的重要武器。Instinct此前一直採用5納米/6納米雙節點的Chiplet模式,而從多次AMD所公佈的路線圖來看,到了MI350系列,就升級爲了3納米。下一代Instinct MI350系列將於2025年上市。AMD表示,Instinct MI350 系列將基於3nm工藝節點,還提供高達288 GB的 HBM3E 內存,並支持 FP4/FP6數據類型。
來到英特爾方面,首先英特爾的AI PC處理器Lunar Lake SoC已經使用了3納米,採用了英特爾的Foveros 3D封裝技術,芯片生產外包給了台積電。Lunar Lake架構主要由兩個組件構成:計算芯片和平台控制器芯片。整個計算塊,包括P核和E核,都建立在臺積電的N3B節點上,而SoC塊則使用台積電N6節點製造。
英特爾另外一款要採用3nm的芯片是代號爲Falcon Shores的獨立GPU,但是隨着近來英特爾所面臨的巨大挑戰,英特爾似乎正在做一些調整,其中包括裁員、削減成本、推出訓練市場轉而聚焦在x86架構推理方面,這些可能會影響到Falcon Shores,該產品原本預計將於明年發佈。
聯發科除了做手機處理器之外,也瞄準廣闊的AI市場。今年4月26日,聯發科在北京車展發佈天璣汽車平台新品,天璣汽車座艙平台CT-X1採用3nm製程,CT-Y1和CT-YO採用4nm製程,爲智能座艙帶來了巨大的算力突破。
聯發科也有意進軍AI PC,此前據報道,聯發科技與英偉達正在合作開發一款採用3nm製程的AI PC芯片。該芯片預計在2025年下半年實現量產。這款芯片將搭載英偉達的GPU IP,爲AI PC提供強大的圖形處理和人工智能計算能力,以此進入高端筆記本電腦市場。
可以看出,下一代的AI芯片都在擁抱3nm,爲什麼AI芯片會如此青睞先進工藝?
算力需求激增:AI模型的複雜度不斷攀升,對芯片的算力要求也與日俱增。先進工藝能提供更高的晶體管密度和更快的運算速度,從而滿足AI計算的龐大需求。
能效比至關重要:AI芯片不僅要快,還要省電。先進工藝能帶來更低的功耗,延長設備的續航時間,這對於移動端的AI應用尤爲關鍵。
市場競爭激烈:AI芯片市場競爭異常激烈,各大廠商紛紛推出自己的產品。採用先進工藝,不僅能提升產品的性能,還能在市場競爭中佔據優勢。
台積電賺翻了 在先進的3納米芯片領域,台積電無疑是當之無愧的領跑者。由於三星的良率問題以及英特爾尚未實現量產,台積電在這一製程上獨佔鰲頭。2023年第四季度,儘管僅有蘋果一家客戶採用台積電的3納米工藝,但其營收仍佔公司總收入的15%,高達29.43億美元,充分彰顯了這一先進製程的巨大潛力。
今年第一季度和第二季度,3納米工藝節點在臺積電的總營收中佔比分別爲9%和15%。其中,一季度的佔比相對較低,主要受到智能手機市場季節性波動的影響。進入三季度,如上圖所示,3納米佔了公司20%的營收。台積電財務長黃仁昭表示,2024年第三季業績受惠於智慧型手機和AI相關應用對3納米和5納米技術的強勁需求,此一態勢可望持續至第四季。第四季合併營收預計介於261億美元至269億美元之間。
不過據《電子時報》報道,憑藉3納米和5納米這兩個高端製程,台積電有望在前三季度創造約1萬億新臺幣(310億美元)的營收。2024年前三個季度台積電的收入總計新臺幣20,258.5億元,比2023年同期增長 31.9%。
隨着越來越多的客戶採用該製程,3nm工藝節點將在臺積電的收入中佔據相當大的份額。據 ICSmart.cn報道,今年臺積電的 N3 系列節點(包括N3B和N3E)將在 2024 年佔到該代工廠總收入的20%以上。預計2025年,3nm將佔台積電2025年收益的30%以上。
來源:台積電 考慮到AI需求旺盛,加上蘋果、高通等IC設計公司的消費產品訂單,台積電產能仍然緊張。
供不應求的情況下,漲價之勢就起來了。據悉台積電計劃將3nm、5nm等先進製程的價格上調8%,以確保長期穩定的利潤率。
此前DigiTimes指出,台積電將對其尖端3nm芯片收取更高的價格,3nm將突破2萬美元。這也意味着下一代CPU和GPU將比現在更加昂貴。生產成本的大幅上漲,芯片行業勢必會將其轉嫁給下游客戶和消費者。據了解,高通上一代驍龍 8 Gen3 處理器芯片本身售價約爲 200 美元,但新款驍龍 8 Gen4 處理器售價可能超過250美元,這無疑會使新旗艦智能手機的價格更高。
除了製程先進以外,有傳聞稱台積電也因AMD、NVIDIA等大廠對AI芯片的需求,CoWoS產能也是一大問題。《工商時報》引述業界消息指出,台積電計劃在第3季前新增CoWoS相關機臺,並已要求設備廠商增派工程師,以充實龍潭AP3廠、竹南AP6廠及中部科學園區AP5廠的產能。
MoneyDJ報道中引用的消息人士此前估計,台積電CoWoS產能仍然供不應求,今年每月產能爲3.5萬至4萬片。加上額外的外包產能,明年的產量可能達到每月6.5萬片以上,甚至可能更高。
寫在最後 總的來說,七大芯片巨頭,扎堆擠進3nm,這不僅是一場技術競賽,更是一場關於產能的角逐。隨着AI、5G等技術的不斷髮展,對芯片性能的需求將日益增長。3nm工藝的成熟應用,將爲這些新興技術提供堅實的底層支撐,推動整個電子產業邁向新的高度。然而,技術的進步也伴隨着挑戰,如高昂的製造成本、良率問題等。
未來,如何平衡性能、功耗和成本,將是芯片廠商們面臨的重要課題。不過,對臺積電來說,好日子依然在向他們招手。
日經亞洲報導,台積電董座兼CEO魏哲家表示,一家主要客戶透露,AI需求旺到「瘋」。他認爲這只是開始,這波態勢可望延續好幾年。魏哲家稱,幾乎所有AI公司皆與台積電合作,因此TSMC對產業前景的看法,可說是既廣且深。
而且,按照魏哲家所說,公司2nm客戶詢問度高於3嗎,,A16需求也很強。
魏哲家表示,高速運算(HPC)加速往小芯片(Chiplet)設計,但並不會影響2nm採用,且客戶目前對2nm需求也比3nm還高,預計產能也將會更高。至於最先進的A16 需求也很強,A16對AI服務器應用有很強的吸引力,台積電積極準備相關產能,以應對客戶需求。
「法人關注未來PC、智能手機需求,預計未來 PC、手機出貨量會是個位數成長,但硅含量成長將超過出貨量。」魏哲家說。
編輯/jayden