電子產業龍頭公司之一：台積電

來源：耿琛看電子

作者：耿琛

特色：高額資本支出，技術維持領先，自己建廠自己研發，拚先進位程。

擁有最高的良率與龐大產能優勢，先進位程(28nm以下)佔比近60%。

歷史沿革:晶圓代工起始之爭、產業分工帶動產業發展

1986 年、張忠謀創辦了台積電，並身兼工研院、聯電與台積電董事長三重身分。相較於以整合組件設計 (IDM) 為主、開發自家處理器與內存產品的聯電，台積電專攻晶圓代工。另外一提，聯電是創立於 1980 年，曹興誠 1981 年任副總經理、張忠謀於 1985 年以工研院院長身分兼任聯電董事長。從這時候開始所謂晶圓雙雄的競爭。

這在當時完全是一個創舉、更沒人看好，一般認為 IC 設計公司不可能將晶元交由外人生產、有機密外泄之虞(可以參考蘋果與三星的故事)，況且晶圓代工所創造的附加價值比起販賣晶元還低得多。然而建立晶圓廠的資本支出非常昂貴，若將晶元的設計和製造分開，使得 IC 設計公司能將精力和成本集中在電路設計和銷售上，而專門從事晶圓代工的公司則可以同時為多家 IC 設計公司提供服務，儘可能提高其生產線的利用率、並將資本與營運投注在昂貴的晶圓廠。台積電的成功，也促使無廠半導體 (Fabless) 的興起。

成功關鍵:受益全球IC設計廠商集中投片，維持製程、產能領先

全球第一家、也是全球最大的晶圓代工企業，晶圓代工市佔率高達 54%。2017年資本額86 億美元，市值約2113 億美元 (2018/7)。2017年營收首度超過300億美元，營業利潤達130億美元。台積電在2016年度的利潤首度超過百億美元，預其未來獲利水平持續上升，利潤維持百億美元以上將成常態。

其毛利率維持在50%上下，凈利潤率則維持在30%以上，ROE已連續維持8年在20%以上，獲利能相對其他競爭者高，主要來自於其技術領先的優勢所帶來的價格決定能力。

另一方面，台積電在2016年度的資本支出高達 102 億美元，已超越 Intel。2017年資本支出維持113億美元，預期未來幾年資本支出都在百億美元以上。資本支出則是形成了無形的進入門檻，能持續維持如此高的資本支出也讓競爭者越來越少。

製程方面採取穩進路線，從28 nm、20 nm、16nm、10nm到 2018年 Q2 正式量產7nm製程。先進位程 7 nm在 2018年第 2 季量產，除 5 nm製程目前正積極規劃之外，更先進的 3 奈米製程目前也已組織了 300 到 400 人的研發團隊。

受益全球IC設計廠商集中投片，維持製程、產能領先，在製程上，若穆爾定律成立，則未來的製程突破將會有限，台積電預計將採取持續投入先進位程研發，但也著力於成熟製程特規化上的雙重策略，以維持其晶圓代工的龍頭地位。

關鍵人物-張忠謀: 56歲創業，台灣半導體業的領頭羊

張忠謀1931年生於浙江寧波，1940年，一家人為避戰亂輾轉遷徙到香港。1949 年，張忠謀中學畢業，從香港到美國求學，在哈佛全校 1000 多位新生，他是唯一的中國人。第一年，張忠謀的成績就位列全年級前 10%，但張忠謀的父母從香港去了美國，要求他必須轉學理工。於是，1950年，張忠謀轉學到麻省理工學院，專攻機械工程。並於1952年獲得了美國麻省理工學院機械系碩士學位。

1955年，24歲的張忠謀就職于波士頓附近的一家電器公司Sylva-nia半導體部門工程師，踏入半導體業。

1958年，27歲的張忠謀來到德州，進入德州儀器，為德州儀器第一個中國員工。當時德州儀器年營業額不到1億美元。

1964年，33歲的張忠謀獲得美國斯坦福大學電機系博士學位，並重回德州儀器。1965年，升任集成電路部門總經理。

1972年，41歲的張忠謀先後就任德州儀器公司副總栽和資深副總裁，德州儀器第三號人物，僅次於董事長和總裁，是最早進入美國大型公司最高管理層的華人。

1978年，有著輝煌戰績的張忠謀，被加大力度向消費性電子產品轉型的德儀安排了新工作：出任德儀消費電子集團總經理。

1983年，52歲的張忠謀離開了德儀

1985年，54歲的張忠謀應邀回台擔任工研院院長，行政院開發基金出資成立台積電、聯電，都由張忠謀擔任董事長。

1987年，56歲的張忠謀在台灣新竹科學園區創建了全球第一家專業代工公司—台灣積體電路製造公司（台積電），並迅速發展為台灣半導體業的領頭羊。

代工之父之爭:

聯電以IC設計結合生產製造起家，也就是專業所稱整合組件製造廠（IDM），曹興誠意識到這種經營模式很辛苦，在張忠謀尚未創立台積電之前，就已研擬聯電轉型晶圓代工計劃，1984年，還一度飛到美國，向尚未回國擔任台灣科技顧問的張忠謀請教，張未表贊同；不料，時隔3年，張忠謀就創立純晶圓代工的台積電，外界稱張是「晶圓代工之父」，曹興誠對此非常不以為然，認為自己的提案被拿去執行了，因此種下二人後來相爭的心結。

聯電直到1995年才從IDM轉型為晶圓代工廠，將內部IC設計分割出聯發科（2454）、聯詠（3034）等IC設計公司，專註代工生產製造，整整晚了台積電8年

關鍵決策: 晶圓雙雄差距的分水嶺-0.13微米製程、28 奈米製程

0.13微米製程是拉大晶圓雙雄差距的第一個分水嶺， 2000年間，聯電繼在0.18微米製程領先台積電之後，選擇與IBM、英飛凌共同開發0.13微米製程，結果研發並不順利，決定自行研發技術的台積電從此甩開聯電，這十多年來，0.13微米、90奈米、65奈米、40奈米再到28奈米技術，連續幾個世代技術，聯電逐漸落後台積電，營收與股價也與台積電差距日益拉大。

28 奈米製程節點Gate-First 、 Gate-Last 路線之爭:半導體製程的挑戰，在於不斷微縮閘極線寬、在固定的單位面積之下增加晶體管數目。隨著閘極線寬縮小，氧化層厚度也會跟著縮減、絕緣效果降低，導致漏電嚴重。隨著製程演進半導體製造業者在 28 奈米製程節點導入的高介電常數金屬閘極（High-k Metal Gate, HKMG），即是利用高介電常數材料來增加電容值，以達到降低漏電的目的。簡單講，HKMG 是由 High-k 絕緣層加上金屬柵極來防漏電用的。然而在當時的半導體製造工藝上又分成 由 IBM 為首支持的 Gate-First 、與 Intel 支持的 Gate-Last 兩大派。

Gate-Last 顧名思義，是指晶圓製程階段，先經過離子布植（將所需的摻雜元素電離成正離子，並施加高偏壓使其獲得一定的動能，以高速射入硅晶圓）、退火（離子布植之後會嚴重地破壞晶圓內硅晶格的完整性，所以隨後晶圓必須利用熱能來消除晶圓內晶格缺陷、以恢復硅晶格的完整 性）等工序後，再形成 HKMG 柵極。

Gate-First 就是反過來，先形成柵極、再進行離子布植和退火等後續工法。

台積電原本也是走 IBM 的 Gate-first 技術，但後來在台積電第一研發蔣尚義（外號蔣爸）的主導下，在 28 奈米改走 Intel 的 Gate-last 技術。2011 年第四季，台積電才領先各家代工廠、首先實現了 28 奈米的量產，從 40 奈米進展到 28 奈米。

關鍵事件: 蘋果晶元門事件，奠定台積電技術、品質口碑

2014年三星的 14 奈米進度已超越台積電的 16 奈米，加上蘋果 A9 的大部分訂單更轉到了三星，對台積電所造成的損失高達好十幾億美元。張忠謀在 2014 年的法說會上，坦承 16 奈米技術被三星超前，使台積電一度股價大跌、投資評等遭降。

這個局勢在 iPhone 6s A9 晶元忽然扭轉，使得台積電在蘋果 A9 處理器一戰成名。同時採用三星及台積電製程的 A9 處理器在功耗上發生的顯著的差異，台積電的晶元明顯較三星的省電，適才爆發知名的 iPhone 6s 晶元門爭議。這顯示著三星雖然在製程上獲得巨大的進步，但在良率及功耗的控制下仍輸給台積電， 使得蘋果 A9 後續的追加訂單全到了台積電手裡；到了 A10以後 處理器，其代工訂單由台積電全部吃下 。

台積電2018年第2季法說會深度點評

台積電2018年第2季法說會深度點評:技術製程領先優勢無須質疑、整體電子產業需求弱中透穩，新製程(7nm以下)、新市場(5G、AI)仍是最大期待

技術製程領先優勢無須質疑

就如我們在當天法說會後的點評內容，7nm製程進度順利，7nm以下製程也照進度執行。7nm相關產品已經批量生產，佔比不足第二季度晶圓總收入的1％。預計第三季度晶圓收入將超過10％，且今年第四季度將帶來20％以上的收入，2019年全年預期7nm佔比能達到營收20%以上，由此可以反推目前主要7nm產品都將是可以延續一年以上的主流產品。

N7+產品進度順利，領先的N7+產品2018/07已下線，預計2018年年底前還會有更多的流片，2019年第二季度開始量產。N7+產品有15％至20％的柵極密度提升和超過10％的功耗降低。

N5進展順利。256兆位的SRAM提前了1個季度實現生產，設備性能良好。公司的N5將於2019年上半年開始風險生產。預計這將成為晶圓代工業最先進的技術。目前公司正在與幾個主要客戶積極合作，並正在運行他們的測試晶元。2019年上半年預計將迎來首批產品下線，並在2020年上半年開始量產。

由於一些EUV層取代了某些浸沒式光刻工藝，掩模層的減少將縮短周期時間並降低工藝複雜性。過去幾個月里，EUV基礎設施繼續取得良好進展。其中包括，光刻膠、掩模缺陷和產量（yield）、薄膜缺陷和透射。除了晶元開發，EUV技術繼續朝著大批量生產方向發展。4月份250瓦的源升級已經實現，工具運行平穩，降級最小，正常運行時間也很長。多個EUV機台已準備就緒，不僅支持N7+開發，還支持N5開發。產品數據已證明簡化EUV工藝所期望的所有優點。

此外N3技術開發也使用EUV開始了。EUV開發工作早已籌划進行，公司相比同行已經準備好了最多的EUV設備，為2019年的N7+批量生產和N5+和2020年的N5+批量生產做好了準備。

整體電子產業需求弱中透穩

台積電2017年已經兩度下修全年營運目標，由年初10~15%在第一季法說會上修正至10%，此次法說則由10%下修至高個位數，雖仍是維持成長態勢，但持續下修全年營收目標仍是令人擔憂的趨勢，前次下修說明來自手機相關需求較弱，但是這次台積電用了一個很巧妙地回答「與3個月前的預測相比，今年下半年智能手機需求略有改善。」無法得知台積電原始預期，但是可以解釋為庫存去化已告段落，整體營運在第三季應該開始回溫，後續需求仍將以新機銷售為觀察重點。

加密貨幣採礦需求將因加密貨幣價格疲軟而下降，由於加密貨幣採礦需求普遍疲軟，台積電2018年的美元收入將以高單位數增長率而非之前所述的約10％。從台積電的說法來看加密貨幣關鍵仍採用高端的前沿技術來提高性能並降低功耗，加密貨幣都與哈希率相關，為了獲得最佳性能和功率，自然將採用最先進的製程來提高性能並降低功耗，這些預期也應該會逐步反映在7nm以下製程產能需求上。但加密貨幣在業務上很不穩定，並且依賴於加密貨幣的定價，因此台積電不特別為他做產能計劃。

新製程(7nm以下)、新市場(5G、AI)仍是最大期待

自於高運算和高階手機需求增溫，包括GPU（繪圖晶元）、AI（人工智慧），相關製程發展時間根據經驗法則，從大規模生產到季度平均約8個季度，可以將良率提升至季度平均，每個技術節點都是這種模式，這一次也不例外。同時在一個製程的發展可以看從一開始的較少產品項目，到後期的各式應用，以目前來看5G、AI仍是最大期待，未來預期也有伺服器CPU，單以7nm製程來看預計2018年年底將有超過50個客戶產品流片出現在各種應用中，包括移動、伺服器CPU、網路處理器、遊戲、GPU、FPGA、加密貨幣、汽車和人工智慧。

詳細內容可參閱台積電法說逐字稿(http://www.tsmc.com/uploadfile/ir/quarterly/2018/2nppV/C/TSMC%202Q18%20transcript.pdf)

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