三星拉跨、台积电持续涨价,还有多少人愿为3nm买单

2022-11-24 08:04:46 来源: 观察者网

  数十年来,半导体制程沿着摩尔定律持续向前发展,PC、手机等各类终端的性能持续提升。

  但随着近年来摩尔定律逐渐趋近极限,芯片制程提升带来的性能提升越来越少,同时先进制程的价格越来越昂贵,甚至价格涨幅已超过性能涨幅。

  这也引起了不少消费者的质疑:在成熟制程(28nm及以上)能满足大多数应用的情况下,我们还要不要为这么贵的先进制程买单?

  台积电制程路线图

  台媒“DigiTimes”11月22日爆料,台积电采用3nm制程的12英寸晶圆片单价已突破2万美元(约合人民币14.3万元),相比7nm制程的价格翻倍,相比5nm制程涨幅也有25%。

  而根据台积电公布的路线图,同样功耗下,7nm制程相比5nm性能提升15%,3nm制程相比5nm,性能提升只有11%。

  价格暴涨25%,性能却只提升11%,下游终端厂商能接受吗?

  实际上,苹果今年只在iPhone 14 Pro系列上应用最新的A16处理器,就已被解读为:台积电先进工艺制程太贵,贵到连苹果都快用不起了,毕竟iPhone 14基本款用的还是A15。

  有人可能会说,终端厂商可以把上游成本上涨向消费者转移。

  但如今宏观经济前景黯淡,用户消费越来越理性,手机、PC市场持续下滑,有多少终端厂商敢贸然提价,又有多少消费者肯出钱买单?

  随着先进制程演进,芯片设计成本飙升

  截至目前,在7nm及以下制程的竞争中,能实际推进的,全世界只有三家:台积电、三星和英特尔。

  在这三家中,只有台积电和三星量产了5nm,三星则是率先宣布量产3nm。

  然而,从行业人士爆料和实际产品表现来看,三星自5nm制程以来一直受困于良率问题。

  今年2月,有传言称三星4nm制程的良率仅35%,这意味着从晶圆上切割下来的芯片裸片(die),只有35%可以通过质量控制。相比之下,台积电4nm制程的良率可以达到70%。

  换句话说,在所有条件相同的情况下,台积电在同一时间制造的芯片数量是三星的两倍。

  6月底,三星在全球率先宣布采用GAA架构量产了3nm,甚至美国总统拜登还曾亲自到三星的3nm工厂参观。但韩媒《Naver》日前的爆料显示,三星的3nm制程良率还不到20%,该公司正与一家名叫Silicon Frontline的美国公司合作,试图减少芯片缺陷,提高良率。

  由于三星持续受困于良率过低,导致让该公司代工芯片的高通,面对联发科的紧追不舍,不得不将订单转向台积电。继第一代骁龙8+后,最新发布的第二代骁龙8采用的仍然是台积电4nm。

  尽管高通不排除进入GAA架构时代后,旗舰芯片重新采用三星、台积电两边下单的策略。

  但岛内行业人士认为,三星短期难以提升良率,且先进制程须在1年半前就要开始展开合作,初期投入成本昂贵,因此高通全面转向三星的机率不大,或有可能在商业互惠合作下,象征性下单。

  高通之外,市场之前传出三星还要低价从台积电争抢AMD的代工订单。而考虑到供应链风险,AMD也曾考虑过在三星下单。但从最新发布的产品来看,AMD新一代GPU、CPU仍全部让台积电5nm制程代工。

  另外,英伟达除了H100下单台积电4nm外,订单最大的RTX40系列也转向台积电4nm。再加上老客户苹果及联发科,台积电5/4nm产能利用率至今仍维持满载,弥补了7nm产能利用率下滑的缺口。

  可见,三星芯片制造良率的拉跨,不仅拖累了自己的晶圆代工业务,也成就了台积电在先进制程领域的地位。这一近乎垄断的行业地位,也让台积电在对每代制程进行涨价时毫无阻力。

  随着制程技术逐代推进,台积电的芯片代工价格也不断创高。

  台湾岛内行业人士透露,台积电2004年底量产90nm芯片,采用以水为介质的193nm浸润式光刻机,取代传统的157nm干式光刻机,改写了全球半导体产业的光刻机规格,也突破摩尔定律的挑战,当时90nm制程晶圆报价近2000美元/片,65nm则超过2000美元/片。

  2008年的40nm制程略增至2600美元上下,2014年的28nm则突破3000美元,10nm价格增加显著,12英寸每片晶圆涨到6000美元上下。截至目前,28nm已足以应对多数领域,但先进制程仍在持续推进,应用在消费电子、AI、5G,以及CPU、GPU等高性能运算领域。

  进入7nm时代,台积电每片晶圆报价冲高至近1万美元,5nm更已超过1.6万美元,并且还未计入2023年6%的价格涨幅。岛内半导体业者表示,5/4nm代工价格高昂,3nm报价已高达2万美元,将导致芯片设计厂商的芯片代工成本明显提升。

  台积电晶圆代工价格不断创新高

  台媒“DigiTimes”直言,尽管台积电3nm产能明年将会放量,但能用得起该制程的客户越来越少。

  虽然三星3nm制程已宣布量产近半年,但到目前仍没有明确透露过有哪些客户,台积电的3nm客户目前能确认的可能也只有苹果。

  苹果作为台积电老客户,应该早已感受到代工价格的上涨。有行业人士测算,采用台积电4nm制程的A16芯片,总成本在88美元左右,是5nm制程A15的1.96倍,在iPhone物料成本中升到第二,仅次于显示屏。

  在iPhone产品线上,Pro和非Pro市售价差2000元(起售价)人民币,在不涨价的情况下,显然Pro系列更容易消化A16芯片飙涨的成本,非Pro系列则难以承担。换句话说,苹果不是不愿意在iPhone 14全系列采用A16芯片,实在是台积电先进工艺制程太贵,贵到iPhone只能在旗舰Pro系列使用最新处理器。

  但并不是所有厂商都有苹果这样的产品线来分担成本压力。为了攫取利润,有厂商选择涨价。

  本季度,英伟达推出的RTX 4090官方价格较2020年同期发布的3090显卡上涨5-10%,RTX 4080首发报价更比2020年同期推出的前代RTX 3080大涨2-3成。

  由于上下游库存高企、需求疲弱,市场对英伟达逆市涨价的策略多有质疑。而英伟达CEO黄仁勋对此直言,尽管性能推进有限,但新品涨价很合理,因为12英寸晶圆代工报价较过去大涨,不只贵一点点。

  11月22日,AMD也向客户发送内部函件,称由于疫情冲击、供需紧张、成本上涨,将对旗下公司赛灵思的部分FPGA产品进行涨价——Spartan 6系列涨价25%,Versal系列不涨价,其他产品全部涨价8%。

  半导体业内预期,苹果2023年iPhone 15系列所搭载的A17处理器,采用台积电昂贵的N3E(3nm改进版)制程,每片芯片报价大增,在其他零部件同样成本拉升,以及全球通胀压力之下, iPhone 15系列可能会调涨价格,且涨幅将相当明显。

  但市场地位更弱的终端厂商,并不敢贸然提价。

  苹果英伟达们涨价之际,市场正处于“寒冬”之中。根据Canalys等第三方数据,全球智能手机出货量已连续三季度下跌,双十一期间苹果手机在中国的销量同比大跌27%。

  Jon Peddie Research(JPR)发布的数据则显示,2022年三季度,全球PC使用的GPU出货量(包括集成和独立显卡)为7550万,环比下跌10.3%,同比下跌25.1%,创下2009年以来的最大跌幅。相对应的,PC使用的CPU出货量为6600万,环比下跌5.7%,同比下跌18.6%。

  在恶劣的市场环境中,消费者会接受终端厂商的涨价吗?

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