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延續 從看懂台積電,到預測台股的 2020 年(上),本篇(中集)將以廠房、製程的角度來深入分析台積電 2020 年的營運狀況,並對台股大盤做簡單的預測。看完本篇文章你將會知道:

  1. 台積電廠房分佈及優勢解析
  2. 從拆解台積電營收組成到計算出貨量、ASP(平均單價)
  3. 如何從製程分析看 5nm、7nm、16nm 未來成長/衰退趨勢

而正在趕路的「下集」,將會揭露台積電的「客戶」和「財務」分析,以及預測台股 2020 下半年的可能走勢。現在先申請 玉山證券富果帳戶 以接收第一手分析報告!

廠房分析
台積電廠房集中在台灣,易於管理整合

台積電目前有 5 座 12 吋廠、6 座 8 吋廠、1 座 6 吋廠及 4 座專做後段封測的廠房。從下表可知大部分生產據點都在台灣,並以新竹、台中及台南科學園區為研發生產重心。

Fab 代表晶圓製造區,也可以說是無塵室。其中,Fab 12、Fab14、Fab15 和即將量產 5nm 的 Fab18 合稱超大晶圓廠(GigaFab),3nm 也預計會在南科 Fab18 進行量產。在每個 GigaFab 中又會蓋好幾個 Phase(期,可想成子廠房),比如竹科 Fab12 有 P1-P7 共七期廠房,南科 Fab18 有 P1-P3 共三期廠房(P4 也將在 2020H2 開工),以此類推。

 

先進製程集中在 GigaFab,不同製程設備的高共用性提升研發生產效率

目前台積電的先進製程(7nm 以下)研發及製造都集中在 GigaFab,每年光 Fab12、Fab14 和 Fab15 三座 GigaFab 的年出貨量就佔整體 70% 以上(隨著 2020 年 Fab18 的投產,整體佔比還會更高),且由於都用 12 吋晶圓製造,近幾年台積電擴廠計畫都以 12 吋晶圓的 GigaFab 為主。

台積電一般每兩個世代會用類似的製程(10nm 跟 7nm;5nm 跟 3nm),使得跨一世代製程的設備共用性高,以 10nm 和 7nm 而言,就有 90% 的設備可共用,因此在做良率推估或是量產風險考量,可以延用 10nm 的經驗,然 5nm 的發展狀況就會是未來推估台積電 3nm 最好的參考依據,以目前公開的資料來看,台積電在 5nm 的研發仍處於領先,因此推估此一領先很有機會持續至 3nm。

這種集中管理及製程設備共用的特性除了增加台積電研發管理的效率,也降低了跨代學習成本與生產成本,能更快的製造量產新製程。

 
7nm 以下先進製程因需求高,為台積電近年擴廠重心,新產能利用率將是 2020 年營運成長的關鍵 

攤開台積電 2020 年的擴廠計畫,主要是生產 7nm 的中科 Fab 15 的 P7 ,及 5nm 的南科 Fab 18 的 P1-3。

目前中科 Fab15 P1-P6 的產能約為 12 萬片/月, P7 預計在 2020 上半年完工。我們可推估 P7 的新產能約為 2 萬片/月。而南科 Fab18 P1-2 已完工,P3 將在 2020 下半年完工,預計 Fab18 從 2020Q3 開始產能就可逐步達到 5 – 7 萬片/月。

因此可估算 2020 年台積電總產能將增加 50~70 萬片,YoY+ 4 – 6%。(以 2019 年 1,200 萬片計算)而 5nm 是今年的新製程, 7nm 現有產能已滿載缺貨,因此這 5-70 萬片新產能的供需情況將是決定台積電 2020 年營運成長的關鍵。

到這邊先快速總結一下,從廠房分析可知以下幾件事:

  1. 廠房集中在台灣,較易管理,整合度也較高。
  2. 先進製程集中在四座 GigaFab,提高製造研發的效率。
  3. 跨代間製程共用性高,可有效延續競爭優勢及降低生產成本及 ramp up 時間。
  4. 2020 年台積電營收成長關鍵在 7nm 及 5nm 新產能的利用率。

 

7nm 及 5nm 為台積電 2020 年的營運成長主力

從 2017 年的 10nm,到 2018-2020 年的 7nm,再到2020-2022 年的 5 nm。台積電製程不斷進步,大約每三年就有新製程問世,並成為貢獻集團營收及成長的主力。而台積電也給出財測,預計 2020 年 7nm 營收占比將達 30%,5nm 達 10%,(關於法說會財測可參考台積電法說 2020Q1 重點整理 一文)合計佔比高達 40%,因此 7nm 及 5nm 將是今年台積電營運成長的關鍵。

 
先進製程高 ASP 及高需求拉升台積電整體營收成長

雖然台積電 16nm 以上製程的營收逐年衰退,但 7nm 下的先進製程不論是 ASP 或需求都大幅上升,因此即使舊製程逐年衰退,台積電整體營收因 ASP 提高及產品組合優化(先進製程營收佔比提高),還是連年維持成長。

分析上述現象的根本原因,在於台積電下游客戶的競爭關係,目前不論是 HPC(CPU、GPU)、手機APU、或是 AI 應用 TPU 等,下游 IC 設計廠商的競爭力並不單純來自於自家的設計功力,而有許多競爭優勢是來自於台積電的先進製程,因此,在整個價值鏈當中,台積電理所當然可以從中獲得其所應得的利潤,並且成為稀缺資源。

製程分析
5nm 將是台積電未來 3 年的成長主力

晶圓製造一般會經歷幾個階段,分別是

a) Tape out(下線:IC 完成設計,交付試產
b) Ramp up(良率爬升到可量產的階段)
c) HVM(
High Volume Manufacturing,量產)

而台積電 5nm 產品大約在  2019Q2 tape out,經過約 1 年的 ramp up 原本預計在 2020Q2 量產,但受到 COVID19 疫情的影響將延後到 2020Q3 量產。

根據台積電公布的數據顯示,5nm 引入 EUV(極紫外光)技術,電晶體密度達每平方毫米 1.6 億個(對比Intel 10 nm 約在 1 億出頭個),比 7nm 增加了約 80%,且功耗降低 30%、速度約提升約 20%。

由於整體性能較 7nm 明顯提升,對講求效能、輕薄或功耗的電子產品來說非常適合採用,也是高端產品競爭力的來源之一。然台積電是全球目前「唯一」能量產 5nm 的代工廠商,這代表現階段所有 Tape out 採用 5nm 製程的產品訂單都只能給台積電,且除去 Intel,目前全球僅剩三星有機會在未來(至少還需 1 年後)提供類似產能。

因此就 2020 到 2022 年來看,即將發表的 iPhone 12 、華為 Mate40 以及 AMD Zen 4 CPU 等,以及未來的高端產品都將持續採用台積電 5nm 製程。

因此, 5nm 將會是台積電未來 3 年(2020~2022,直到 3 奈米量產前)的成長主力,並可能在 2021 年取代 7nm 成為貢獻台積電獲利的最大主力。

7nm 因 5G、HPC 等強勁成長而需求大增

台積電的 7nm 從 2018 年量產後,就因 5G 手機、HPC(高效能運算) 以及高階 PC 需求大增而持續滿載缺貨,客戶下單要等 6~12 個月才能拿貨。(一般是 3~4 個月)

包括 AMD、高通、聯發科、華為、蘋果、博通在內都在極力爭取 7nm 訂單。台積電 7nm 的晶圓出貨片數也從 2018 年的 29.4 萬片大增到 2019 年的 91.5 萬片,並可望在 2020 年超過 120 萬片。

而目前雖受疫情影響,但客戶並未大幅砍單,且下半年尚有多款包括次世代遊戲機(PS5 以及 XBOX Series X)、CPU(AMD Zen 3 將採 7nm 改良製程,N7+) 、GPU(AMD Navi)等新產品推出,因此預估 7nm 今年仍會持續成長。

其中,新世代的 PS5 跟 XBOX Series X 則是繼 2013 年 PS4 與 XBOX One 同時發表以來,第二次搶同一個聖誕假期,不同的是,上一次的處理核心是由 Global Foundry 代工,而這次,則是全部由台積電供應。

16/20nm 以上製程因競爭者加入,可能逐年衰退

台積電 16nm 以上的後段製程主要應用在基地台、車用、IoT、中低階智慧型手機、電腦、平板等不須極度追求效能或輕薄的終端產品上。

雖然車用、基地台及 IoT 未來仍有成長潛力,但因製程老舊,進入門檻較低,使以中芯半導體為主的中國競爭者大量加入,使得代工報價逐年緩步下滑,造成台積電 16nm 以上的製程營收逐年衰退。我們可預估未來台積電後段製程的營收成長或占比都將持續降低。

根據以上分析,我們知道了台積電 2020-2022 年成長主力會是 5nm 及 7nm。而 16nm 以上的製程則因競爭者加入將逐年衰退。

本篇文章以廠房、製程的角度拆解了台積電的營運現況,以及未來的成長動能。

在最後一篇文章中,我們將用客戶拆解來分析 5nm 和 7nm 新產能的市場供需,以及以財報分析其財務狀況,來推估台積電 2020 年的成長潛力以及台股大盤的走勢。

 

自我揭露與聲明:

本人/本撰寫相關團體( 以下簡稱我 )目前並無持有本文提到之股票的多空方部位,且預計不會在未來 72 小時內建倉。我與本文所提到的公司沒有商業關係,撰寫本文僅為分享,並無收取任何報酬。本文之資訊僅供分析參考,不保證內容之完整性與正確性,也不構成任何買賣有價證券之要約或宣傳。

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Min Lin
Author

Fugle 富果投資研究員 / 台大財金系畢業 / Min 的投資說書小棧版主
台大、師大、政大、清大、成大等各校課程講師
私募基金、商業銀行工作經驗
持有高級證券商業務員、投信投顧業務員等證照
堅信價值投資,並從產業及財報分析出投資機會
一個愛投資同時熱愛歷史的自我實現者

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