作者 丨 浦華鼎，楊雲怡

排版 丨 劉藝

參與人員 丨 黃雅琳、周益慧、孫子云、劉涵、董柏伶、陳梓涵、曹之妍、鍾華華、龔心慧、黃春燕、張瀟月、張一馳、陳勇進、林儒成、劉澤榮、熊珮、林澤源、雷心儀

指導老師 丨 Fei

編輯 丨 尹庭葦

責任編輯 丨 Elma、Daisy

主編 丨 李昌勇

概要

1.臺積電近幾年的高速增長得益於穩步增長的市場需求，以及臺積電晶片製程技術的提升。

2.在晶片製造技術難以提升的情況下，臺積電成為世界最領先的晶片製造商。

3.英偉達由於晶片技術的提升緩慢，開始逐漸把重心放在資料中心業務上。

引言

據臺灣地區《電子時報》訊息，臺積電已於2020年與英特爾簽署了外包合同，將在2022年下半年開始為英特爾生產3奈米技術的CPU晶片，屆時該技術將成為晶片行業最新、最先進的節點。

臺積電作為全球最大晶圓代工製造商，當前的市值逼近6700億美元，已經躋身全球前十大上市公司的行列。從16奈米到目前尚處研發階段3奈米，臺積電正抓緊機會“攻城略地”，不斷奪取新的技術高地。對於英特爾、英偉達、高通等同在晶片行業的競爭者而言，臺積電在晶片製造領域不斷築高的技術壁壘是挑戰，也是機遇。

01 急劇膨脹的臺積電：技術進步和市場需求的共同作用

綜合財報來看，臺積電在2020年第四季度收穫了近十年來最佳季報。以美元計，臺積電在2020年第四季度的營收達到了126.8億美元，同比增長22%。淨利潤達50.08億美元，同比增長31.7%。毛利率達到了54%，淨利率更是達到了驚人的39.5%，同樣創造了新的歷史紀錄。營收、利潤額紛紛創造了新紀錄。當前市值高達6615億美元，超過了美國兩家最大的晶片公司英特爾和英偉達的市值總和898億美元，穩坐全球晶圓代工製造商第一寶座。對比其他科技巨頭，該公司淨利率水平甚至遠高於蘋果的21%，吸金能力堪稱恐怖。

表1：臺積電財務報表摘要（百萬美元）

表2：臺積電近三個月股價增長

而股價方面，2020年第四季度晶片製造龍頭臺積電一度暴漲13%，收盤漲近6%，創收盤紀錄新高。截至2021年1月26日臺積電最新股價為每股130.1美元，總市值高達6769億美元。

臺積電在2020年交出的答卷令投資者倍感驚喜，這一成績主要得益於5G帶來的晶圓代工的強勁需求及其領先的半導體制程工藝。兩方面利好因素相輔相成，將臺積電穩穩扶上了當前全球晶圓代工霸主寶座。5納米制程佔營收的8%，7奈米佔35%，兩者相加佔比已達43%，助推財報和股價的高漲。其中5奈米的貢獻尤為突出，收入佔比從第三季度的8%，直接飆升至第四季度的20%。全球範圍內，目前掌握5納米制程工藝量產能力的除了臺積電僅有三星一家。而三星的量產規模只能達到臺積電的1/5，產品的效能表現和成本價格也不佔優勢。因而可以肯定的是，臺積電5奈米在未來很長一段時間內仍可以在晶圓代工市場中大顯神威。

表3：2020年第四季度銷售分析——製造技術

臺積電注重技術創新方面的投入，以始終位於行業頂尖的工藝技術驅動營收的高速擴張。研發費用由8.4億美元上升到10.5億美元，但其營業收入上漲的幅度遠超過其各項費用上漲的幅度，因此2020年的淨利潤較2019年同期實現大幅度的增長。該公司計劃於2021年進行最高280億美元的裝置投資，資本開支再創歷史新高，系歷來首次超過200億美元。其中有超過150億美元投入擴產3納米制程工藝，目前確定的訂單有蘋果的Mac系列晶片及iPhone、iPad系列A17晶片下3納米制程產能，以及英特爾的CPU中央處理器訂單。根據規劃，3奈米晶片預計2022年下半年進入量產，單月產能約5.5萬片；2023年，3奈米工藝將全面放量，單月產能有望衝上10.5萬片。臺積電在研發方面的持續投入，幫助其在同行業製程工藝上取得了無可爭議的領先優勢，成為該公司主要的競爭力來源。

表4：晶片厚度發展史

從外部市場角度看，臺積電在晶片製程工藝上幾乎一直處於領先地位。一方面，高效能計算裝置（HPC）和5G應用等新興技術推動對5奈米技術強勁需求。這主要受惠於蘋果第一代5G手機iPhone 12熱銷和中國大陸智慧裝置廠商訂單，臺積電順勢搭上時代順風車，以最先進的製程技術為全球5G裝置提供晶片，坐享5G時代紅利。另一方面，疫情促使各種網際網路應用生態加速落地，晶片成為眾多新興技術領域發展的關鍵，甚至關係到一國經濟發展和產業佈局。雖然受美國對華為的限制令影響，但臺積電的客戶群體基數仍是十分龐大。同時高通、聯發科、蘋果等先進的手機晶片也幾乎都由臺積電進行代工生產。這些訂單的增加，使臺積電在失去華為後仍保持訂單量上升。

02晶片製造業異軍突起，技術壁壘高築

晶片代表著人類最高的智慧，一塊晶片的誕生是由晶片設計與晶片製造兩者相輔相成，但是製造比設計所需技術含量更高。而晶片製造之難，在於不斷地向物理極限發起挑戰。尺寸的縮小不僅僅體現在圖案的尺寸上，垂直方向上的薄膜高度的要求也越來越高。在這樣的背景下，原子層沉積（ALD）技術被髮明出來，這樣在薄膜厚度上可以精確地控制到只有幾層原子的厚度。由於晶片行業資本和知識技術密集型的天然屬性，晶片行業很多玩家難以實現對晶片技術的超越。

表5：晶片公司2000年-2018年發展史

03晶片設計商盈利優勢不再，設計商的挑戰與機遇並存

臺積電在技術方面突飛猛進，以及近年來自不同合作方訂單的逐漸增多，使英偉達在晶片技術和專利方面的短板越來越快地顯露出來。這帶來的後果是在晶片領域成本的上升與盈利能力進一步下挫。英偉達沒有自身的基帶基礎，未能成功進軍手機晶片市場，不得不在PC晶片領域同英特爾、AMD展開持久的激烈競爭；而PC作為夕陽產業，其零部件利潤率十分有限。儘管早在2008年英偉達就釋出了重量級ARM跨界處理器——Tegra，但並未成功為英偉達在手機晶片市場贏得一席之地。其主要原因在於英偉達Tegra只能選擇高通基帶晶片來提升訊號，無形中增加了成本消耗。當年的高通掌握了CDMA的核心專利，而3G時代的三大國際標準都是以CDMA為基礎的，這就決定了生產基帶就繞不開高通的高額專利費。

經過多年的開發與轉型，目前英偉達已經從圖形處理器（GPU）設計企業，轉型為專注於遊戲和資料領域的科技公司。尤其是2020年以來資料中心業務成為利潤新增長點，為公司發展開闢了新的快車道。

結合英偉達財報，資料中心業務的收入佔總營收的比重達到45%，創歷史新高。資料中心業務收入從2017財年第一季度收入的1.43億美元，再到最新季度收入的17.5億美元，在短短四個財年裡，收入增幅達到92%。在2020年第一季度，英偉達的資料中心業務更是首次達成了10億美元的營收。直到最新財季，英偉達的資料中心業務收入達到17.5億美元，較上季度增長54%，較去年同期大漲167%。

然而，英偉達目前尚未發展成熟的資料中心業務與臺積電相比，盈利能力難以與之匹敵。在臺積電的營收結構中，資料中心業務/高效能計算只佔據一部分，而佔利潤大部分比例的晶片製程技術則是其他企業所不能企及的。

圖6：英偉達財務資料趨勢

04總結

臺積電之所以能夠取得如此出色的業績，關鍵在於其16奈米及以下的先進製程工藝，共貢獻了62%的收入。畢竟對臺積電而言，先進製程工藝的定價更高，利潤空間也更大。

同時，高效能計算裝置和5G應用等新興技術對先進工藝的需求更大。而在競爭中，臺積電往往製程上的領先和擁有更大的客戶基數在行業內獨佔鰲頭。這些因素不僅成就了急劇膨脹的臺積電，也築成了晶片技術方面極高的壁壘。

在晶片製程技術以及相關專利方面的劣勢條件下，英偉達開拓了新的市場發展渠道，專注於拓寬遊戲和資料中心業務營收，取得了超出預期的收益。同時，該公司也繼續積極擁抱市場，選擇與臺積電合作，以謀求取得最新制造工藝的支援，也讓技術進步在眾多現實應用場景中更好更快地落地。