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上周，臺積電發(fā)布了該公司的第四季度和 2022 年全年收益報告。臺積電這家全球頂級芯片工廠度過了非常繁忙、利潤豐厚的一年——全年凈收入近 340 億美元——該公司的年終報告還為我們提供了更新后的臺積電各種晶圓廠項目的狀況。
目前，臺積電已開始使用其 N3（3 納米）制造技術(shù)進行芯片的大批量生產(chǎn)。由于高昂的設(shè)計成本和該節(jié)點的第一個 N3B 實施的復(fù)雜性，該節(jié)點的提升最初將相當(dāng)緩慢，因此全球最大的晶圓代工廠預(yù)計它不會在 2023 年為其收入做出重大貢獻。然而，該公司將投資數(shù)百億美元擴大其 N3 制造能力，因為最終 N3 有望成為臺積電的持久生產(chǎn)節(jié)點系列。
最初緩慢滑坡
“我們的 N3 已按計劃于去年第四季度末成功進入量產(chǎn)，良率良好，”臺積電首席執(zhí)行官魏哲家表示?！拔覀冾A(yù)計 2023 年將在 HPC 和智能手機應(yīng)用程序的推動下實現(xiàn)平穩(wěn)增長。由于我們的客戶對 N3 的需求超過了我們的供應(yīng)能力，我們預(yù)計 N3 將在 2023 年得到充分利用。”
值得注意的是，臺積電在 2021 年和 2022 年的資本支出主要集中在擴大其 N5（5 納米級）制造能力上，因此該公司的 N3 能力適中也就不足為奇了。同時，臺積電預(yù)計 N3 在第三季度之前不會占其收入的很大一部分。
事實上，第一代工廠預(yù)計 N3 節(jié)點（包括基線 N3 和將于 2023 年下半年進入 HVM 的寬松 N3E）可能占公司 2023 年晶圓收入的 4% - 6%。然而，這將超過 N5 在 2020 年前兩個季度的 HVM 貢獻（約 35 億美元）。
“我們預(yù)計‘可觀的 N3 收入貢獻’將從 2023 年第三季度開始，N3 將在 2023 年貢獻我們晶圓總收入的中個位數(shù)百分比，”臺積電總裁魏哲家表示?！拔覀冾A(yù)計 2023 年 N3 收入將高于 2020 年第一年的 N5 收入。”
許多分析師認為，基準 N3（也稱為 N3B）將由 Apple 獨家或幾乎獨家使用，Apple 是臺積電最大的客戶，盡管初始成本很高，但愿意先于所有其他公司采用前沿節(jié)點。如果這個假設(shè)是正確的，并且 Apple 確實是使用基線 N3 的主要客戶，那么值得注意的是臺積電同時提到了智能手機和 HPC（臺積電用來描述幾乎所有 ASIC、CPU、GPU、SoC 和 FPGA 的模糊術(shù)語，而不是旨在于 2023 年與 N3 結(jié)合的汽車、通信和智能手機）應(yīng)用。
N3E下半年登場
許多公司等待臺積電的 N3E 技術(shù)（據(jù)臺積電稱，該技術(shù)將于 2023 年下半年進入 HVM）的原因之一是更高的性能和功耗改進，以及更積極的邏輯縮放。華興資本的分析師表示，另一個原因是該工藝將提供更低的成本，盡管與 N5 相比，其代價是缺乏 SRAM 縮放。
“N3E 的 EUV 層數(shù)比基線 N3 少 6 層，有望簡化工藝復(fù)雜性、固有成本和制造周期時間，盡管密度增加較少，”華興資本分析師 Szeho Ng 在本周給客戶的一份報告中寫道。
Szeho Ng 表示，臺積電最初的 N3 具有多達 25 個 EUV 層，并且可以對其中一些層應(yīng)用多重圖案化以增加密度。根據(jù)合同，N3E 最多支持 19 個 EUV 層，并且僅使用單圖案化 EUV，這降低了復(fù)雜性，但也意味著更低的密度。
“客戶對優(yōu)化的 N3E（基準 N3B 提升后，主要限于 Apple）的興趣很高，包括 HPC（AMD、英特爾）、移動（高通、聯(lián)發(fā)科）和 ASIC（Broadcom）中的計算密集型應(yīng)用程序，Marvell），”HSzeho Ng 寫道。
在 N3P、N3S 和 N3X 到達之前，N3E 似乎確實是臺積電主要的 3nm工藝。
N3上的大量投資
雖然臺積電的 3nm 級節(jié)點將在 2023 年為公司帶來略高于 40 億美元的收入，但該公司將花費數(shù)百億美元擴大其晶圓廠產(chǎn)能，以在各種 N3 節(jié)點上生產(chǎn)芯片。今年公司的資本支出預(yù)計在 320 億美元至 360 億美元之間。其中 70% 將用于先進工藝技術(shù)（N7 及以下），其中包括中國臺灣的 N3 產(chǎn)能，以及亞利桑那州 Fab 21 的設(shè)備（N4、N5 節(jié)點）。同時，20% 將用于使用專業(yè)技術(shù)生產(chǎn)芯片的晶圓廠（這實際上意味著各種 28 納米級工藝），10% 將用于先進封裝和掩模生產(chǎn)等方面。
在 N3 和 N5 容量上花費至少 220 億美元表明臺積電對這些節(jié)點的需求充滿信心。這是有充分理由的：N3 系列工藝技術(shù)將成為臺積電最后一個基于 FinFET 的復(fù)雜高性能芯片生產(chǎn)節(jié)點系列。該公司的 N2（2 納米級）制造工藝 將依賴于基于納米片的環(huán)柵場效應(yīng)晶體管 (GAAFET)。事實上，來自華興資本的分析師 Szeho Ng 認為，今年用于先進技術(shù)的資本支出中有很大一部分將用于 N3 產(chǎn)能，為 N3E、N3P、N3X 和 N3S的推出奠定基礎(chǔ). 由于具備 N3 能力的晶圓廠也可以在 N5 工藝上生產(chǎn)芯片，臺積電將能夠在對基于 N5 的芯片也有大量需求的地方使用這一產(chǎn)能。
“臺積電預(yù)計 2023 年的資本支出為 320-360 億美元（2022 年：363 億美元），其擴張重點是 Fab 18（臺南）的 N3，”該分析師在給客戶的一份報告中寫道。
由于臺積電的 N2 工藝技術(shù)只會在 2026 年開始逐步提升，因此 N3 確實將成為該公司的一個持久節(jié)點。此外，由于它將是最后一個基于 FinFET 的先進芯片節(jié)點，它將在未來許多年內(nèi)使用，因為并非所有應(yīng)用都需要 GAAFET。
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