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解析台湾半导体巨擘(一)──16nm 良率持续进步，台积电看旺明年

TN Choice 2016-08-19 14:50
台积电 16nm制程 阅读(2934)
导语过去几年，台积电的SGM稳定进步，换句话说，同样一个产能利用率，每年的GM都更高，而标准产能利用率，也一直维持得很高，因此结构获利能力也持续进步。
解析台湾半导体巨擘(一)──16nm 良率持续进步，台积电看旺明年

 　　编按：台湾晶圆代工龙头台积电7日向投审会递交申请书，将赴中国南京设12吋晶圆厂，台积电被视为台湾半导体重要命脉，此举因而引起外界一片譁然。姑且不论登陆与否，你对台积电了解多少？资深前分析师Richard从财务面、技术面、竞争力分析等角度深度解析台积电，《科技新报》取得独家授权，4篇专文报导，带你趁势了解这间台湾举足轻重的半导体巨擘。
解析台湾半导体巨擘(一)──16nm 良率持续进步，台积电看旺明年
 
　　台积电3Q15营收2,125E，+3.4QoQ，12吋wafer约当出货量2,216K，-1%QoQ，毛利率（GM）从上季48.5%微降到48.2%，营业利益率（OPM）从2Q15季的37.5%微降到3Q15的36.9%，营业利益（OP）从1Q15季866E降到2Q15的771E。GM和OPM都在公司财测范围内。税后净利753E，EPS2.9元。

　　根据公司揭露的资料推估，3Q15总产能约2,300K12″约当晶圆，出货量产能利用率（Utilization;UTR）约95%，低于1Q15的102%和2Q15的98%，推估BlendedASP估计US$2,935，和上季持平。3Q15制程别产品组合和上季比较变动不大，16nm+20nm共21%（估计16nm2%，20nm19%）、28nm27%，28nm以下制程比率合计48%。

　　公司guidance4Q15营收2,010~2,040E，GM47.5~49.5%，OP36.5~38.5%。假设4Q15产能2,368K，出货量2,068K，产能利用率将降到86%，ASP假设持平，则营收约2,030E，-4~5%QoQ。产能利用率降了9%，毛利率还能维持住，表示台积电4Q15的良率，尤其是强劲rampup的16nm制程，应该有非常显著的进步，才能抵销产能利用率下滑的负面影响。
解析台湾半导体巨擘(一)──16nm 良率持续进步，台积电看旺明年
解析台湾半导体巨擘(一)──16nm 良率持续进步，台积电看旺明年

　　结构获利能力持续进步

　　台积电近年的结构获利能力（structuralprofitability）持续进步，结构获利能力由两个部份组成：

　　标准毛利率（standardgrossmargin，SGM）：特定产能力用率之下的毛利率。

　　标准产能利用率（standardutilization）：台积电企图达到或超过的产能利用率。

　　过去几年，台积电的SGM稳定进步，换句话说，同样一个产能利用率，每年的GM都更高，而标准产能利用率，也一直维持得很高，因此结构获利能力也持续进步。结构获利能力和整体的长期CAPEX产能投资正确与否、或景气突然热络或低落所造成的产能利率用过高或过低无关，代表的是日常营运能力、公司内部的能力和外部大环境的变化、以及公司对外部环境的预测能力，比较无关。台积电的结构获利能力的进步，来自于以下3方面的努力，让成本持续下降。

　　工厂营运管理持续创新，带来的生产力和效率提升，也让设备更有效的被使用。

　　先进制程产能扩张，非常谨慎小心。虽然这几年还是有大量CAPEX扩充产能，因台积电和大客户已成伙伴关系，新制程产能投资，都能配合客户的产品规划和产能需求，不像后进者，只能先投资制程产能，再来争取客户的secondsource。

　　这几年每一代新制程的良率提升速度稳定进步。新制程量产后一、两年，毛利率往往低于公司平均数，因此，每代新制程的良率提升速度，对全公司的整体毛利率影响很大。

　　从财报上来观察结构获利能力的变化。我们将3Q15营业成本（COGS）1,102E分成两块，「折旧摊提」=561E和「其他营业成本」=540E，半导体公司大部份的折旧发生在COGS的厂房机器设备，少部份发生在OPEX办公设备，这里简化都计入COGS，将折旧摊提/wafer出货量，=每片wafer折旧成本US$795，约略等于2Q15的US$791，（折旧/wafer）影响因素包括：1.总折旧摊提金额、2.产能利用率、3.产能的制程组合、4.出货的制程组合。

　　通常采用越先进制程生产的晶圆，因为设备越昂贵，以及cycletime越长，每片wafer分担的折旧金额越高，这也是3Q14和4Q14当20nm比率大幅上升的时候，（折旧/wafer）暴增到US$800以上的原因，随后1Q15~3Q1520nm比率维持在15~20%，总折旧摊提金额降低，（折旧/wafer）下降到US$769、US$791和US$795，预料未来一年，随着更多20nm和16nm设备投产认列折旧，以及16nm制程产品cycletime长达3个月，（折旧/wafer）未来接近或超过US$800将成为常态，一旦不景气产能利用率跌破90%时，（折旧/wafer）更可能高于US$850，也就是说，先进制程虽然ASP高，分摊设备折旧也高，加上cycletime长，metal和poly层数更多，耗用的材料成本也更多，量产初期几季，良率还不够好的时候，往往GM反而低于成熟制程。
解析台湾半导体巨擘(一)──16nm 良率持续进步，台积电看旺明年
 
　　将3Q15（其他营业成本/wafer出货量），=每片wafer其他营业成本US$765，比1Q15的US$792低，而比2Q15的US$740高，这个数字，最能看出一家半导体公司的真正工厂效率和经营绩效，有点类似EBITDAmargin的观念，但直接算成perwafer的数字，更为实际，其他营业成本，主要是制程中消耗的原材料、设备/设施/无尘室维持、线上工程师和作业员等，和会计上的变动成本接近，但有些项目，理论上可变动，实务上不太能变动，例如直接人工、工厂维持等，还是要算在（其他营业成本/wafer），影响因素包括：

　　生产效率，例如各厂区、各机台和产品的最适当分配、各机台的普遍嫁动率、产品总良率和各单站机台良率、工厂layout等，尤其是foundry厂，有几百个不同制程的产品在各工厂里面跑，要最佳化的安排这些多种少量的产品，最能显现出台积电这种专业foundry和SamsungLSI这种IDMfoundry管理效率的差距，这一、两年台积电开始将一些productlifecycle长的客户产品，自行在淡季时增加投片量，降低生产高低波动，也是提高生产效率的一个做法；

　　制程组合和cycletime，越先进制程耗用的材料越多，有些材料耗用和先进制程成正比（例如光阻剂），有些材料和制程比较无关，但先进制程layer数多，多做几layer本来就会用更多材料、更多人力时数、更多厂房设施维持成本（气体水电环保等）。

　　良率。

　　产能利用率的影响不若（折旧/wafer）大，但仍有些许影响。依据台积电法说会给的4Q15guidance，计算出4Q15的（其他营业成本/wafer）将下降到US$715，在16nm制程放量、产能利用率下降的情况下，这个数字还能下降，表示16nm、20nm甚至主流的28nm良率，应有明显进步，带来相当的costdown效果。

　　半导体景气调整，2016年温和成长

　　2015年全球经济成长趋于缓和，终端产品需求不振，全球Smarphone约成长10%、PC衰退6~7%、TabletPC衰退15%，半导体市场，年初展望乐观，下单积极，2Q15中期之后，逐渐发现景气有变数，下单转趋保守，但对于年中旺季还有期待，2H15forecast不敢砍太多，到3Q15中期确定今年景气不佳，库存偏高，厂商纷纷大幅下修9~12月的订单，严格控制库存。终端产品需求不振，让半导体产业库存调整时间拉长，2015年全球半导体市场大概只有零成长，预料到2015年底或1Q16季中，才有机会消化完毕，而于2Q16恢复比较健康的成长轨道，预估2016年半导体成长3%。

　　2016~2017年，除了总体经济之外，半导体产业的成长动力，来自于以下几个方面：

　　高阶手机的半导体含量（siliconcontent）继续成长：手机市场明显M型化，高阶手机这几年，性能快速提升，CPU/GPUperformance已经追上低阶PC、MobileDRAM和NANDFlash容量接近PCDRAM和SSD容量，其他如CMOSsensor、basebandModem、LCD解析度都让半导体含量持续成长，不但半导体含量增加，基于performance、power和cost考量，高阶手机对先进制程的需求还是十分强烈，这个趋势对先进制程技术、产能和服务都相对领先的台积电有利。

　　物联网（InternetofThings）逐渐成型：最先看到有量应用领用，例如汽车、无人机、机器人、穿戴式装置等，虽然这些产品用到的制程多是成熟制程，半导体含量也不高，但是数量庞大，当联网的东西巨量成长之后，背后所需要的运算和储存能量也将成长，包含资料中心、伺服器、网路处理器、CPU/GPU、影像处理等，这些则需要半导体先进制程。

　　主导新应用的系统公司：以往，foundry的客户最大是FablessIC设计公司、其次是IDM、系统公司（sysemhouses）非常少，只有Microsoft、Sony、Cisco等少数几家。但Apple自从涉入AP处理器之后变成foundry超大客户之后，未来将看到越来越多大型系统公司，或者因为想掌控供应链、或者因为市面上的标准IC（ASSP）不符合本身的应用需求，像Apple一样，开始成立IC设计部门，设计自身产品需要的ASIC，例如华为/海思集团、LG集团，在foundry的投片量越来越大。

　　20nm和16nm制程良率大幅改善，2016年16FFC推进主流市场

　　台积电的先进制程近年来仅落后英特尔，但领先IBM联盟的SamsungLSI和GlobalFoundries。英特尔早在22nm制程技术，就开始使用3DTri-gatetransistors，14nmTri-gate也在2014就量产。台积电和Samsung都是到14/16nm才导入3DFinFETtransistors，并且到2015年才量产。

　　SamsungLSI这两年靠AppleAP大订单练兵，在32/28nm制程逐渐赶上台积电，当时台积电继28nm取得技术和市场的主导地位后，接下来发展的20nm，更几乎是垄断地位，SamsungLSI自认20nm已经来不及，加上判断20nm还是用2Dplanartransistors，performance/cost不会很好，制程技术生命周期不长，22/20nm仅有研发和自制in-houseAP，数量不多，没有外接foundry订单，而把主力直攻14nmFinFET，原本外界质疑没有经过22/20nm的大量产经验，直接发展14nm本来就很困难，又采用新的3DFinFETtransistors，应该不会很顺利，没想到Samsung真的做到了，首度在14nmFinFET制程领先台积电于1Q15量产，率先生产自家ExynoxAP，接着生产AppleA9和QualcommSnapdragon820，使得台积电公开承认2015年14/16nm制程foundry市场市占率将首度落后竞争对手。

　　台积电20nm（20SoC）经验和良率持续进步，在2015全年扮演重要的业绩贡献角色，但2016年因为主要的20nm业务将转进到16nm，20nm将衰退，虽然不会消失，仍将是一个长期生存的制程技术（long-livednode），只是因为部份需求转移到16nm，台积电的部份20nm制程设备也将转为用于16nmFinFET制程产品。

　　台积电的16nmFinFET+（16FF+）制程，策略上是将16nm视为20nm的延伸，使用和20nm相同的「metalbackendprocess」，虽然scaling等规格上比不上Samsung的14nm，制作的晶片diesize较大，但因为是延续20nm技术，不仅可以充分利用20nm的量产经验缩短学习曲线，而且90%以上的设备可以共用。台积电的16nmFinFET+制程产品已经于2Q15正式量产，7月开始小量出货，3Q15逐渐增大的投产量，将于4Q15大量出货贡献营收，研判4Q15时16nmFinFET+的良率应可大幅拉升。新产品（AppleiPhone6s/6s+用的A9AP）量产动能可持续到1H16。台积电预测2016年全年的16nm制程营收，将比2015年的20nm营收，还要大很多，并将于2016年重新取得主要地位的市占率（14/16nm）。至于20nm台积电仍是唯一大量产的foundry。如果用16nm+20nm一起看，无论是2015或2016年，台积电都是最大的主要供应商。

　　台积电正在开发新版16nmFinFETC（16FFC）制程，C的意思是compact，在performance、power（降低漏电）和area（diesize）都比16nmFinFET+改进，并能在0.6V以下执行，透过制程简化让cycletime缩短。即使性能大幅改进，原先基于16FF+制程的晶片设计，还是可以很容易的转换成16FFC制程，16FFC的市场定位为mainstream和ultralowpower，意味在performance的改进，没有power和cost那么多。
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