
先進製程需求不減反增 以輝達(Nvidia)在設計AI晶片組的原理為例,B100的效能就比前一世H200的效能要高出兩倍以上,而下半年小量出貨且會在明年大量出貨的Blackwell的效能,則比H100高出五倍以上。新推出的AI晶片效能不斷往上推升,除了AI晶片在相同面積下堆疊的數量增加外,新世代的AI晶片必須採用更高階的先進製程才能達到應有的效能。具體來說,Blackwell的電晶體數量從H100的八百億顆大幅成長到二○四○億顆,功耗從七○○W增加到一○○○W。Nvidia開始使用chiplet小晶片技術,利用封裝技術將多個小裸晶(Die)整合在一起。 根據台積電先進製程的進度,今年主要的製程演進到N3E、N5A,三奈米製程採用FinFET技術,目前良率到年底時可達到八成,這已經是相當高的水準。三星電子三奈米採用的是環繞閘極全場效電晶體(GAAFET)技術,但在三奈米起步較晚,最初的良率僅十∼二○%間,原本預計到下半年良率要提升三倍,但目前看起來並沒有達到預定的目標,三奈米良率持續落後台積電。 早在八年前的十四奈米製程時期,透過三星電子製程的產品與台積電同樣製程的產品,三星電子產品就出現過熱以及運作效能不如台積電的產品,這也是後來台積電能夠從三星電子手中拿到全部蘋果微處理器訂單的主因,如今蘋果是台積電最大客戶。今年三星電子在自家HBM3產品還是出現過熱現象,遲遲無法通過Nvidia的認證,直到第三季季底時才順利通過Nvidia認證,這也造成三星電子在HBM市占率擴大落後給海力士的原因。 今年六月上旬,海力士宣布要與台積電在HBM4技術上合作,未來海力士可能會使用台積電的五奈米製程,雙方合作的產品預計要在二六年上市。海力士雖然現在才開始使用台積電的先進製程,不過,海力士從去年開始就是台積電的客戶,因為海力士早就把自家生產的晶片送到台積電進行封裝。這都是因為要和Nvidia的AI晶片透過台積電CoWoS封裝技術,可以順利將HBM與AI晶片一起封裝在基板上。海力士選擇與台積電合作,除了考量到台積電的先進製程比三星電子優異外,也是考量到Nvidia的AI晶片都是使用台積電的新進製程。未來直接採用台積電的先進製程,能有效降低生產成本。Nvidia、海力士與台積電三方合作關係,會給三星電子帶來更大的壓力,甚至於可能會邊緣化三星電子在先進製程的市占率。 目前台積電三奈米的客戶有蘋果、英特爾、高通、博通、輝達、超微和聯發科,而即將在今年第四季試產、明年第二季量產的二奈米製程,主要客戶也都和三奈米相同,所有AI晶片業者都使用台積電的先進製程。對像海力士這類HBM記憶體業者來說,因為HBM主要就是出貨給Nvidia和超微,與台積電合作對他們來說是最方便的。換句話說,只要台積電綁住AI晶片業者,就等於是綁住HBM記憶體業者,這層合作關係未來只會越來越緊密,所以台積電在先進製程的市占率暫時不會遭到其他競爭者的突破。 使用台積電高階製程的客戶不限於上述業者,ASIC的Marvell雖然沒有使用最高階的先進製程,卻也是台積電七奈米的客戶,也是台積電前十大客戶。以先進製程的量產進度,台積電先進製程的良率高,能有效降低客戶的生產成本,所以產能也持續領先市場競爭者。全球第三大HBM記憶體業者的美光科技,雖然目前還排不上台積電的前十大客戶,但與台積電也有長年的合作關係。隨著美光科技未來兩年在HBM記憶體產能增加一倍,未來美光科技也可能會使用台積電的先進製程,循著與海力士類似的合作模式。 獨家技術提升毛利率 台積電的先進製程每年都往前推進,明年是二奈米量產,同時也持續擴大CoWoS產能。CoWoS是台積電獨有的技術,即使高階製程每提高一個技術層次,其代工費用更高,但這對台積電客戶來說,只要能夠拿到足夠的產能,不管代工費用有多高,產能都會被填滿。當前的先進製程,只有台積電具有相當的量產規模,沒有台積電的先進製程,AI晶片可能就做不出來。 對AI晶片業者來說,在當前市場需求強勁下,更高階的AI晶片市場需求更大,不會在意代工費用的多寡,只希望能夠在短時間內拿到足夠的晶片產量。在台積電服務客戶的角度上,雖然每年都會調高代工價格,卻也不會貿然大幅調高代工費用。以台積電第三季毛利率達五七%,比市場預期的五三%高出一截,隨著先進製程每年往前推進,將有利於台積電獲利能力與市場競爭力不斷提升。 閱讀完整內容