近日，先是傳出臺積電產(chǎn)能供不應求、需求旺盛、訂單超飽滿，隨后臺積電業(yè)績大漲并大手筆擴產(chǎn);接著有媒體爆出，蘋果包了臺積電2/3的5nm產(chǎn)能，剩下被華為搶占;而最新消息是，臺積電5nm產(chǎn)能已被“搶空”，超大客戶高通只能等明年了，至于聯(lián)發(fā)科、英偉達、賽靈思、比特大陸等重要客戶也只能在后面排隊了。5G手機的到來，讓我們有幸看到了“神仙打架”一幕。

下半年最重磅的新機都將使用5nm制程：蘋果iPhone 12搭載的A14 處理器和華為Mate40的5G芯片。而高通新一代芯片也將采用5nm，將在明年上線，這意味著與高通合作的中國二線手機品牌，將在制程先進度落后于蘋果與華為，更意味著手機性能的落后。

從7nm開始，先進制程之戰(zhàn)愈演愈烈，在這背后，是手機廠商和芯片廠商對手機性能的迫切升級需求，在5G升級帶來的手機技術變革中，上游晶圓代工廠的地位和競爭凸顯，對代工廠、芯片廠和手機廠來說，都意義重大。

臺積電(TSM.N，2330.TW)，這家擁有100萬片/月產(chǎn)能的全球知名芯片代工商，成立于1987年，由臺灣“半導體教父”張忠謀創(chuàng)立，將是5G+5nm浪潮中最大的贏家之一。

5G與5nm互相助推，或將帶來“十年一遇”的科技浪潮，而所謂的“5nm”，到底意味著什么?

5nm/7nm代表什么?

智能手機依然是最先進制程最激進的嘗鮮者。

2月28日，高通正式向全球發(fā)布第三代5G調(diào)制解調(diào)器到天線的一整套解決方案——驍龍X60 5G，這是第一款 5nm 基帶芯片，能夠提供高達 7.5Gbps 的下載速度以及 3Gbps 的上傳速度。

高通稱，從7nm降低到5nm，將減小芯片整體尺寸，在智能手機中占用更少的空間，手機廠商便可用騰出的空間來添加更多資源容量、添加新功能。

高通還聲稱，驍龍x60是世界上第一個支持跨所有關鍵5G頻段和組合的5G調(diào)制解調(diào)器，這意味著它將能同時支持sub-6GHz帶寬以及毫米波。對多頻段的支持也要求芯片更強勁的算力，這也是5nm工藝的特點。

此外，據(jù)業(yè)內(nèi)人士爆料稱，海思麒麟下一旗艦芯片代號為“巴爾的摩”，也將采用5nm工藝制程，傳聞其或直接跳過A77升級為A78構架，CPU和GPU的性能提升超過40%。得益于5nm工藝，這款芯片每平方毫米晶體管數(shù)量將達到1.713億。

同時，據(jù)DigiTimes 報道，臺積電將于今年 4 月開始量產(chǎn)蘋果 iPhone 12 使用的A14 5nm 制程芯片，每個芯片預計將包含150億個晶體管。

日前，有媒體曝光了一組疑似蘋果A14的跑分：Geekbench 5單核1658分，多核4612分，比上一代A13提升了20-30%。

上述“5nm”，是指芯片內(nèi)部的晶體管的柵長，通俗講就是芯片內(nèi)部的最小線寬，線寬越短精細度越高，在一顆芯片上集成的晶體管的數(shù)量越多，芯片性能越高。從20世紀60年代至今，從 1 個晶體管到 100 億，關鍵尺寸從1988年的1um，減小到2020年的5nm，減少了 99.5%。

目前，能夠量產(chǎn)的最先進工藝是臺積電的5nm，國內(nèi)半導體代工廠最新先進的是中芯國際的 14nm。

一位分析師對投中網(wǎng)表示，在5G時代，7nm/5nm EUV 是重要的制程節(jié)點，5G頻段較高且需兼容2G、3G、4G，給芯片技術提出了更高要求，此外5G時代要求手機內(nèi)置天線數(shù)量增加，手機芯片尺寸的縮小也將為手機尺寸留下空間;另一方面，5nm也適應于人工智能和5G驅動的計算能力的增長。

其表示，5nm芯片比7nm芯片體積更小、更節(jié)能，這使得采用5nm的芯片不僅可用于手機，還適用于空間、耗電要耗高的可穿戴設備，比如AR眼鏡和無線耳機等等，這是更先進制程很大的優(yōu)勢。

據(jù)臺積電官方，5nm 邏輯密度將是之前 7nm 的 1.8 倍，SRAM 密度是 7nm 的 1.35 倍，可以帶來 15%的性能提升，以及 30%的功耗降低。

根據(jù)臺積電的規(guī)劃，6nm 預計在 2020年一季度進行風險試產(chǎn)，預計 2020 年年底量產(chǎn);5nm 進入爬坡提升良率階段，預計2020年上半年開始量產(chǎn)。

摩爾定律引領半導體產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級需要貫穿整條產(chǎn)業(yè)鏈，5G手機與5nm等先進制程的互相推動，才真正帶來了產(chǎn)業(yè)升級。

一方面，5G拉動先進制程需求，臺積電預計2020年5nm制程收入占比達10%，從臺積電歷年新制程量產(chǎn)的情況看，7nm制程于2018年量產(chǎn)，2018年收入占比為9%;10nm制程于2017年量產(chǎn)，當年收入占比為10%。臺積電5nm制程的需求顯示，2020年5G手機需求旺盛。

從目前 5nm 制程的需求看，2020 年預計以 5G 智能手機相關產(chǎn)品為主。手機廠商和芯片廠商的競爭以及急迫需求，助推5nm制程的需求。

以市面上的5G芯片為例，各大芯片廠商推出的產(chǎn)品均為先進制程：海思、高通、聯(lián)發(fā)科、三星LSI等相繼發(fā)布各家產(chǎn)品，基本采用7nm工藝，紫光展銳使用6nm工藝。此外Counterpoint預計，2020年海思將在上半年推出麒麟820(7nm EUV);蘋果、海思、高通將在下半年分別推出A14(5nm)、麒麟1000(5nm)、SDM600系列。

這導致，從去年三季度開始，臺積電7nm產(chǎn)能全線爆滿，2020年上半年都將是產(chǎn)能供不應求的局面。聯(lián)發(fā)科、高通、三星電子及海思等 5G 芯片供應商，都不斷要求上、下游協(xié)力廠大舉擴充產(chǎn)能，以提高自身的備貨量。

在2020年，5G手機滲透率的提高，將提高晶圓代工廠的產(chǎn)能利用率并加快技術突破速度。海通證券預計2020年5G手機的滲透率為14%。根據(jù)IDC預測，2020年全球5G手機出貨量將達到1.9億部，占所有手機出貨量的14%。

另一方面，上游代工廠技術節(jié)點的突破，也帶來了整個行業(yè)的景氣度上升。

從全球主要晶圓代工廠臺積電、中芯國際、聯(lián)電以及華虹半導體2019年以來各季度的收入情況看 ，從 2019年一季度以來，晶圓代工環(huán)節(jié)的增收規(guī)模逐季增長，各季度的同比增速逐季改善。主要晶圓廠的營收改善，顯示行業(yè)景氣度回升。

芯片制程決定了芯片性能，意味著未來手機廠商的爭奪高下之爭已經(jīng)初步見了分曉，蘋果、華為三星領先，小米等其他廠商只能望塵莫及。

臺積電的狂歡

由于產(chǎn)能有限，據(jù)報道蘋果和華為已經(jīng)包下了臺積電5nm的產(chǎn)能，從下圖也可看出，蘋果與華為的芯片備貨量最高，而高通或許只能等到明年了。

對代工廠來說，這或將是“十年一遇”的機會，而率先突破的臺積電將是此次5G和5nm時代最大的贏家之一。

目前，先進制程的供給端只有臺積電、三星、英特爾。臺積電為先進制程的核心晶圓代工廠，目前 10nm 工藝客戶已經(jīng)超過 10 家，7nm EUV 客戶至少 5 家(蘋果、海思、高通、三星、 AMD)，6nm 客戶除了 7nm EUV 的 5 家還多了博通、聯(lián)發(fā)科。

因為上述下游需求爆發(fā)，臺積電業(yè)績大幅超預期：公司在2019年四季度實現(xiàn)收入104億美元，環(huán)比和同比均增長10.6%;毛利率高達50.2%，遠超同行業(yè)公司。業(yè)績增長的主要原因是智能手機旗艦機、高性能計算機及相關應用的需求增長，帶動 7nm 制程訂單大幅增長。

分制程來看，公司晶圓收入中7nm 占比達到 35%，10nm 占比 1%，16nm 占比 20%，先進制程收入占比合計達到 56%，大幅提升。

2020 年 1 月，臺積電實現(xiàn)營收1036.8億新臺幣(約合人民幣241億元)，同比增長 33%，創(chuàng)下公司 1 月份營收歷史新高。目前公司 7nm 制程產(chǎn)能緊張，5nm 制程也已接受預定，受益于智能手機及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品出貨量表現(xiàn)強勁，上半年訂單飽和度較高。

臺積電于1987年由半導體教父張忠謀成立， 是全球最大的專職晶圓加工制造的企業(yè)，總部位于中國臺灣新竹。

1994年上市至今，臺積電的營收增長55倍，凈利增長39倍，近十年復合增速為11%與9%，遠超同期半導體行業(yè)整體復合增速。

臺積電目前在美臺兩地同時上市，其市值從一開始的28.6 億美元上漲至最新交易日的2780億美元(3月16日，下同)，市值成長近百倍，成長為臺灣證券交易所市值最大的公司。臺積電近年來各項利潤率指標均保持穩(wěn)定，公司毛利率、營業(yè)利潤率、凈利率在晶圓行業(yè)內(nèi)一枝獨秀。

截止2019年底，公司擁有五座12寸晶圓 廠(Fab 12，14，15，16，18)、七座8寸晶圓廠、一座 6 寸晶圓廠(Fab2)。整體月產(chǎn)能約100萬片，近十年產(chǎn)能利用率高達 95%。不論是產(chǎn)能還是營收規(guī)模，都占據(jù)了全球晶圓代工行業(yè)的半壁江山。

根據(jù)臺積電的規(guī)劃，7nm 工藝在2020年營收占比將提升到 30%，由于5nm5萬片/月產(chǎn)能被預定，臺積電將5nm產(chǎn)能上調(diào)至7-8萬片/月。此外，3nm產(chǎn)能將于2020年開工，2021年完成設備安裝，預計2022年底到2023年初量產(chǎn)，2nm工藝研發(fā)也已啟動。

基于未來5G和HPC持續(xù)對先進制程產(chǎn)生強烈需求的判斷，2020 年，公司計劃資本開支區(qū)間在 150-160 億美元區(qū)間，創(chuàng)近年來新高，其中，80%的開支會用于先進產(chǎn)能擴增，包括 7nm、5nm 及 3nm。

國盛證券稱，資本開支是創(chuàng)新周期的先行指標，復盤臺積電二十年成長，每一輪資本開支大幅上調(diào)后均有 2-3 年的顯著高增長。歷史上臺積電基本每十年出現(xiàn)一次資本開支躍升，以 2009-2011 年為例，資本開支從 2009 年 27 億美元躍升至 60-90 億美元，此后保持于高位，相應在2011 年率先推出 28nm 制程引領行業(yè)實現(xiàn)連續(xù)高增長。

憑借出色的工藝制程，臺積電在過去很多年與蘋果、高通等其核心客戶相伴成長。因此，5G手機未到來，上游代工廠便已受益，也是現(xiàn)階段受益最快、最大的環(huán)節(jié)。最新交易日，臺積電總市值2709億美元。

先進制程的競爭

對于蘋果、華為、高通等全球重點客戶的爭奪，也導致了晶圓代工廠的排名變動。對于代工廠而言，誰的制程最先進、良率最高、成本最低，誰就能拿下最多的訂單。

根據(jù)最新第四季度全球前十大晶圓代工廠排名，臺積電名列第一，三星和格羅方德分別名列第二和第三，中國大陸的中芯國際(00981.SH)排名第五。

在先進制程賽道，由于資金、技術壁壘不斷提高，行業(yè)格局逐漸出清，不僅十多年來沒出現(xiàn)新的競爭玩家，而且越來越多的參與者從先進制程中“出局”。

格羅方德在2018年宣布放棄 7nm 研發(fā)，聯(lián)電在2018 年宣布放棄 12nm 以下(即 7nm 及以下)的先進制程投資，因此先進制程的玩家僅剩行業(yè)龍頭臺積電、三星、英特爾等，以及處于技術追趕中的中芯國際。

根據(jù)拓璞產(chǎn)業(yè)研究，2019 年臺積電先進制程市場份額為52%，英特爾約 25%，三星約23%。

一方面，制程提高的成本越來越高，但邊際效應遞減。在14nm 之前，每 18 個月進步一代的制程，性價有 50%的提升，14nm之后邊際效果遞減。據(jù)興業(yè)證券估算，5nm 的 12寸晶圓每千片月產(chǎn)能需要 3 億美元的資本支出(每片約產(chǎn)出 600-800 顆手機處理器)。這使得先進制程向龍頭集中。

此外，工藝尺寸的升級需要光刻系統(tǒng)配合，7nm 后光刻系統(tǒng)從 DUV 升級至EUV，投資成本急劇增加，例如三星升級7nm 產(chǎn)線Hwaseong 的晶圓廠，單單設備就需要超百億資金：需要8臺 EUV，每套15 億人民幣。

另一方面，先進制程的IC設計費用也越來越高，例如 7nm 芯片設計成本超過 3 億美元，使用7nm制程的華為 mate20 麒麟 980 芯片，由超過 1000 名半導體工程師組成的團隊歷時 3 年時間、經(jīng)歷超過 5000 次的工程驗證才成功應用。從芯片設計經(jīng)濟效益看，7nm 是長期存在節(jié)點，5nm/3nm 的功耗性能面積成本難達到平衡點，除非有超額的出貨量來均攤成本。

而縱使代價非常高，先進制程提升的腳步也無法停止。根據(jù) ASML 在 2018 年底的預測，先進制程的占比會迅速提高， 其中部分現(xiàn)有制程的產(chǎn)線通過設備升級成先進制程產(chǎn)線。ASML 預測 2025 年 12 寸晶圓的先進制程占比會達到 2/3。

在進入先進制程后，三星和英特爾明顯落后于臺積電。

與臺積電相比，三星7nm的產(chǎn)能利用率較低，在量產(chǎn)初期以10K左右的少量量產(chǎn)開始的，初期客戶只有IBM，后來才有了英偉達和高通，三星拿下了高通X60芯片的部分訂單，預計會在明年采用5nm制程生產(chǎn)。

三星的5nm LPE(5nm Low Power Early)工藝原計劃今年上半年投入量產(chǎn)，但從目前的情況來看，量產(chǎn)要等到2021年了。

另一家半導體制造大廠英特爾的 10nm 工藝已經(jīng)量產(chǎn)，但存在缺貨問題。英特爾預計 2020 年推出 10nm+，2021 年推出 7nm 及 10nm++，2022 年推出 7nm+，2023 年推 出 7nm++。英特爾的晶圓廠主要用于生產(chǎn)自家 CPU，產(chǎn)能不足使得英特爾向臺積電尋求代工的比例越來愈高。

近日，英特爾也承認了自身的落后：英特爾首席財務官喬治·戴維斯坦言，10nm芯片所帶來的利潤收益，將不及22nm，更不及14nm。英特爾稱將在2021年底之前邁入7nm時代。

2007年起，電腦處理器“行業(yè)老大”英特爾就定下“Tick-Tock”戰(zhàn)略，嚴格遵循著兩年升級一次處理器芯片架構及制程工藝的計劃。但在10nm制程上，英特爾進度緩慢，不僅市場份額下滑，也影響了英特爾整體的表現(xiàn)。

據(jù)Steam硬件調(diào)查報告統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，從2018年9月到2020年2月，英特爾電腦處理器的市場份額呈下跌態(tài)勢，從83.5%下降到了78.1%。

2019年4月，臺積電市值超過英特爾，位列全球半導體行業(yè)第一位。

興業(yè)證券表示，2020 年半導體市場進入復蘇周期，疊加半導體產(chǎn)業(yè)鏈逐步向國內(nèi)轉移，中國大陸的晶圓代工廠(如中芯國際)行業(yè)地位與能力有望持續(xù)提升。

中芯國際成立于2004年，是目前大陸最大的晶圓代工廠，目前14nm產(chǎn)品少量出貨，12nm處于客戶導入階段，7nm處于客戶產(chǎn)品認證期，預計 2020 年第四季可以看到小量產(chǎn)出。也就是說，在技術節(jié)點上，中芯國際有希望領先英特爾。

中芯國際于 2015 年開始研究 14nm 制程，良品率已經(jīng)達到 95%，2020 年 2 月，中芯國際從臺積電手里搶下了華為海思的 14 nm 訂單，這被視為中芯國際制程開始逐漸追趕主流的信號。

但中芯國際 14nm 的產(chǎn)能非常有限，目前產(chǎn)能在 1000 片晶圓左右，財報顯示，其第一代 FinFET 14nm 只能貢獻 1% 的營收，目前主要的收入來源還是 55nm 及以上，量產(chǎn)最先進的 28nm 工藝占比只有 4.3%。

為了追趕，中芯國際也投入了大量資金購置設備。2月19日，花費6.01億美元向泛林團體購刻蝕設備;3月2日，花費5.43 億美元向東京電子集團購買設備;3月4日，中芯國際從荷蘭進口的大型光刻機進入口岸，中芯國際稱，生產(chǎn)線擴容后全年預計可增加 10% 左右的營收。