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类型2024年晶圆制造(FoundryIDM)行业调研分析报告.docx

  • 上传人:宇***
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    2024 年晶圆 制造 FoundryIDM 行业 调研 分析 报告
    资源描述:
    2024 年深芯盟晶圆制造( Foundry & IDM) 行业调研分析报告 报告概要 深芯盟半导体产业研究部对全球前 10 晶圆代工厂商、国内晶圆制造企业(涵盖 Foundry 与 IDM)进行统计和分析。本报告主要内容包括全球晶圆代工行业现状、制程工艺演 进路线、国内晶圆代工企业分析、晶圆代工未来趋势等做了简要概述,收集了数十家晶 圆代工厂商信息 ,并对其中 26 家国内公司进行了全方位画像分析。 1 报告目录 一、晶圆代工行业概况 1.全球市场概况 2.国内“北上深”市场概况 二、全球晶圆厂制程工艺演进路线 1.台积电 2.三星 3.英特尔 三、全球晶圆代工 TOP10 分析 1.中芯国际与台积电对比 2.格罗方德 3.X-FAB 4.晶合集成 5.世界先进 6.联电 7.华虹公司 8.力积电 9.高塔半导体 四、26 家国内晶圆制造企业画像 五、晶圆代工未来趋势 六、结语与展望 2 一、晶圆代工行业概况 晶圆代工( Foundry) ,指专门从事半导体晶圆生产制造的企业 ,它们为其他无晶圆厂 ( Fabless) 的芯片设计公司提供晶圆生产服务。 集成器件制造商(IDM),指涵盖了芯片设计、晶圆制造、封装测试以及投向市场销售 等全产业链环节的半导体企业。 图: 晶圆制造产业链示意图 资料来源 :全球信息情报、深芯盟产业研究部整理 进入 21 世纪,随着半导体与集成电路工艺技术的发展和市场需求的多样化,Fablite(轻 晶圆厂)模式应运而生,成为连接设计创新和高效制造的重要模式。这种模式是半导体企业 为了减少投资风险 ,轻资产化的一种策略模式, 它结合了 IDM 和外包晶圆代工的特点。在 这种模式下 ,相关厂商或 IDM 企业保留了部分自有的生产能力, 自主完成关键生产环节 , 在保证芯片质量和可靠性的前提下,非关键生产环节业务委外加工,因此称作“轻晶圆”模式。 3 1.全球市场概况 根据集邦咨询机构预测,2023年全球晶圆代工产业营收同比将下滑 12.5%至 1215 亿美 元, 2023 年全球晶圆代工前十大厂商营收为 1115.4 亿美元, 同比减少 13.6%。预计 2024 年全球晶圆代工市场的规模将达到 1272.71 亿美元 。 全球晶圆代工代表企业有台积电 ( TSMC)、三星(Samsung)、英特尔(Intel)、联电(UMC)、格芯(Globalfoundries)、 中芯国际( SMIC ) 等。 图 :全球晶圆代工厂梯队 2023 年, 中国大陆芯片产业进入产业周期低谷, 晶圆代工行业整体下滑, 中芯国际季 度产能利用率下滑至 70%多 ,全年营收下滑 8.6%。华虹公司的情况类似 ,营收下滑 3.3%。 据芯谋研究数据显示, 2023 年行业营收下滑 21% ,为 114 亿美元。 截至 2024 年8 月,在近期公布的财报中,晶圆代工企业迎来了增长的季度。整体来看, 该行业在 2024 年 Q2 实现了 10.2%的环比增长, 以及 19.6%的同比增长 ,达到了 335 亿美 元的规模 ,但仍低于之前的峰值 354 亿美元。 4 图: 2024Q2 晶圆代工市场收入、增长 资料来源: Semiconductor Business Intelligence 2.国内“北上深”市场概况 (1)发展现状 中国半导体产业协会数据显示, 2023 年我国集成电路产业销售规模为 12276.9 亿元, 同比增长 2.3%。其中, 晶圆制造业实现销售额 3874 亿元, 同比增长 0.5%。 5 2022—2023 年国内集成电路产业概况(单位 :亿元) 数据来源: 中国半导体产业协会 2024 年在终端产业恢复向好的影响下,中国大陆晶圆代工行业预计 12 英寸产能将新增 约 13.5 万片/月晶圆 ,新增产能主要来自 12 英寸 ,且集中在上海和广东两地。 以上海为核心的长三角地区系我国集成电路产业基础最扎实、产业链布局最完整、技术 积累最丰厚的区域 ,整体产业规模占全国比约 50%。 目前 ,上海已形成完整的集成电路产 业链,基本涵盖各类原材料、半导体设备、芯片设计、芯片制造与封装测试,尤以芯片设计、 晶圆制造见长 ,拥有中芯国际、上海华虹、积塔半导体等国内晶圆代工领军企业。 根据《2024 年上海集成电路产业发展研究报告》数据显示,2023 年上海集成电路产业 销售额达 3251.9 亿元,设计业、制造业、封测业、设备材料业销售规模之比为 44:26:15:15, 大致推算上海晶圆制造产业规模为 845 亿元。 以北京为核心的环渤海地区,拥有众多的设计、制造、设备和材料等产业链上下游企业, 形成相互支撑、协作发展的格局。北京已形成“北设计、南制造 ,京津冀协同发展”的产业布 局, 晶圆制造环节有中芯北方、燕东微等企业。 6 2022 年 ,北京市经济开发区集成电路产业规模约 600 亿元 ,相关集成电路企业约 100 家。《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》 指出 ,到 2025 年 ,北京集成电路产业将 实现营业收入 3,000 亿元 ,构建集成电路创新平台、设计、制造、装备四大优势产业。 以深圳为核心的大湾区半导体产业链整体布局不如长三角,尤以芯片设计见长,晶圆制 造板块相对薄弱,但最近几年接连投资多个重大项目,正奋力追赶,晶圆制造企业代表有中 芯国际深圳、方正微、鹏芯微、 比亚迪半导体等企业。 2022 年深圳市集成电路产业营收为 1608.9 亿元 ,其中晶圆制造业占比仅有 1.8% ,推 算晶圆制造产业规模为 29 亿元, 由于 2023 年的数据并未公布 ,难以进一步推算 ,但近年 来,深圳一些集成电路生产线建设项目在不断推进,如华润微等相关项目,对于当地的晶圆 制造产业将产生积极的影响。 (2)技术对比 上海的晶圆代工企业在技术研发方面投入较大,中芯国际已实现了 14nm 制程工艺的量 产 ,并在积极更先进制程的研发; 华虹集团在特色工艺方面具有较强优势 ,提供嵌入式/独 立式非易失性存储器、功率器件、模拟与电源管理、逻辑与射频等多元化特色工艺平台的晶 圆代工及配套服务。 北京的晶圆代工企业代表 ,燕东微 8 英寸晶圆制造能力覆盖 90nm 及以上工艺节点 , 并已启动基于成套国产装备的特色工艺 12 英寸集成电路生产线建设 ,节点为 65nm。 赛微 电子 ,聚焦在 MEMS(微机电系统)相关的特色工艺晶圆代工 ,拥有先进完整的 MEMS 工 艺开发技术及晶圆制造技术。 深圳的晶圆代工企业在技术创新方面也取得了一定成果,深圳晶圆代工企业代表,方正 微是国内第一批进入 6 英寸碳化硅器件领域进行制造工艺研究开发的厂商之一 ,拥有行业 领先的工艺制造能力、成熟齐全的工艺品类;鹏芯微向全球客户提供 28nm/20nm 技术节点 7 的集成电路晶圆代工及配套服务 ,具备逻辑电路、电源/模拟、混合信号/射频、图像传感器 等多个技术平台的量产能力。 (3)产能及分布 江苏省半导体行业协会的数据表明,截至 2023 年 ,中国 6 英寸及以上的晶圆制造生 产线(不包含在建和中试线) 共计 163 条。其中, 12 英寸的生产线达 40 条, 8 英寸的 生产线有 49 条, 6 英寸的则为 77 条。 在 2023 年, 中国 12 英寸晶圆生产线的实际产能约为每月 140 万片(折合 8 英寸 为每月 315 万片); 8 英寸晶圆生产线的产能约为每月 140 万片; 6 英寸晶圆生产线的 产能约为每月 180 万片(折合 8 英寸为每月 101 万片) 。珠三角区域在晶圆制造领域的 起步相对较晚,就产能而言,长三角>京津环渤海>珠三角,随着相关项目投建进程的加快, 深圳区域的产能将会得到释放。 厂商 地点 晶圆厂 工艺制程 尺寸 规划产能 (万片/ 月) 中芯国际 上海 中芯南方 SN1 14nm FinFET 12 3.5 上海 中芯上海 S1 Fab1 0.35 μm-90nm 8 13.5 上海 中芯上海 S1 Fab2 0.35 μm-90nm 8 8 华虹集团 上海 华力一期 Fab5 65nm/55nm,40nmLogic,RF, CIS,HV, eNVM 12 4 上海 华力二期 Fab6 28nm/22nm Logic, RF, CIS, eNVM 12 4 上海 华虹宏力 Fab1 1.0 μm-90nm eNVM, Discrete,BCD, Logic/RF,CIS 8 17.8 上海 华虹宏力 Fab2 8 上海 华虹宏力 Fab3 8 积塔半导体 上海 Fab6 55nm 特色工艺先导线(一阶 段)40/28nm 汽车电子芯片 生产线(二阶段) 12 5 上海 Fab5 0.35-0. 11um,模拟、功率器 件 8 8 上海 Fab3 0.5-2.5um BCD,数模混合 8 3 9 上海 Fab2 1.0-0.8um BCD, IGBT 6 7 上海 Fab7 SiC MOSFET 6 3 鼎泰匠芯 上海 0. 18/0.11umMOSFET,GBT,Lo gic,Analog 12 3 台积电 上海 Fab10 0.35-0.18 μm CMOS 8 12 中芯国际 北京 中芯北京 B 1 Fab4 90nm-55nm 12 6.5 北京 中芯北方 B2 65nm-28nm 12 10 北京 中芯北方 B3 65nm-28nm 12 北京 中芯京城 FAB3P 1 65nm-28nm 12 10 10 燕东微 北京 65nm 功率器件、显示驱动、 电源管理、硅光芯片 12 4 北京 90nm 以上 MOSFET、IGBT、 CMOS、BCD、MEMS 8 5 赛微电子 北京 Fab3 0.25um-1um MEMS BAW 8 3 中芯国际 深圳 中芯深圳 G2 Fab16 65nm-28nm 12 4 深圳 中芯深圳 G1 Fab15 0.35 μm-0.15 μm 8 7 方正微 深圳 Fab1 DMOS、IGBT、SBD、 FRD、BiCMOS、BCD、GaN,SiC 6 5 深圳 Fab2 DMOS、IGBT、SBD、 FRD、BiCMOS、BCD、GaN,SiC 深爱半导体 深圳 DMOS、MOSFET、IGBT,FTD, TVS, GaN, SiC 6 4 表 :北上深三地已建晶圆代工产线 11 数据来源 :芯谋研究院、深芯盟产业研究部整理 二、全球晶圆厂制程工艺演进路线 制程工艺是指 IC 内电路与电路之间的距离 ,制程工艺的趋势是向密集度更高的方向发 展。密度更高的 IC 电路设计 ,意味着在同样大小面积的 IC 中 ,可以拥有密度更高、功能更 复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步,主要是靠工艺技术的不断改进,使得器件的特 征尺寸不断缩小 ,从而集成度不断提高 ,功耗降低 ,器件性能得到提高。 芯片制造工艺在 1995 年以后,从 500 纳米、350 纳米、250 纳米、180 纳米、150 纳米、 130 纳米、90 纳米、65 纳米、45 纳米、32 纳米、28 纳米、22 纳米、14 纳米、10 纳米、7 纳米、 5 纳米 ,到现在全球最先进的 3 纳米。 图: 晶圆制造制程节点演进 资料来源: Gadget Mates 根据不同的制程 ,可以将对应的晶圆代工厂分为四大类: 1)先进制程: ≤14nm ; 2) 中等制程: 28nm-45nm ; 3)成熟制程: 65nm-0.13um; 4)特色工艺: 0.25um-0.5um。 12 成熟制程 65nm-0. 13um 中等制程 28nm-45nm 先进制程 ≤14nm 特色工艺 0.25um-0.5um IGBT/MOSFET/MCU 电源管理芯片/CIS/ MEMS 物联网芯片 高性能应用处理器 手机/PC/服务器 表 :不同制程的不同应用 资料来源 :塔尖研究 在人工智能领域,大量的数据处理需求促使芯片技术不断发展,对晶体管的性能和规模 提出了更高要求,成为推动晶圆代工厂不断创新和改进的重要动力。台积电、三星、英特尔 三家全球最大的晶圆代工厂已经开始布局未来, 旨在为未来数代芯片技术招揽更多的订单, 同时为显著提升性能以及大幅缩短定制设计的交付时长营造了条件。 1.台积电 台积电的逻辑制程技术覆盖 7nm 以下的先进制程以及 7nm 以上的成熟制程业务,2023 年台积电的 5 纳米的制程工艺成为第一大营收来源 ,先进制程产品主要用于下游的智能手 机及高性能计算业务 ,主要客户包括苹果、英伟达、AMD、博通、高通、联发科等半导体 厂商。 图: 台积电工艺节点路线图 13 资料来源: 台积电 台积电 7nm 以下先进制程主要分为 N7(7nm) 、 N5(5nm) 、 N3(3nm), 以 N3 为例 ,其由多种变体组成 ,包括基准 N3(又名 N3B ) ,降低成本的宽松 N3E ,增强性能和 芯片密度的 N3P, 以及具有更高电压容差的 N3X。 据外媒报道 ,台积电于 2024 年第二季度开始在中国台湾新竹科学园区宝山地区(新竹 县宝山乡) 的工厂安装量产 N2(2nm)制程的制造设备 ,计划于 2025 年第四季度开始量 产, 月产量约为 30,000 片晶圆(12 英寸晶圆) 。此外 ,新指定为 2nm 量产基地的高雄工 厂 ,将于 2026 年(即 N2 开始量产一年后) 开始量产 HPC 用背面供电技术的“N2P”。 近期, 台积电于美国举办的“2024 年台积电北美技术论坛”上 ,首次公开展示了其最前 沿的 1.6nm 制程技术——TSMC A16。与 N2P 相比 ,A16 芯片密度提升了高达 1.10 倍 ,这 意味着在相同尺寸的芯片上可以集成更多的晶体管,从而提高芯片的性能和功能。同时,在 相同的工作电压下,A16 的速度增快8—-10%,这一速度的提升将使得电子产品运行更加流 畅 ,响应更加迅速。而在相同的速度下 ,其功耗降低 15—-20% ,这有助于延长电子产品的 续航时间 ,减少能源消耗 ,A16 先进制程预计将于 2026 年下半年推出。 2.三星 与其他晶圆代工厂类似,三星也是依靠主要的系列工艺节点,从中衍生出许多变体 ,目 前的主节点是 SF4(4nm)和 SF2(2nm)。 14 图: 三星工艺节点路线图 资料来源 :三星 图: 三星主节点 SF4 和 SF2 注: E = Early, P = Performance, for Smartphone;X = Extreme, for HPC/AI; A=Automotive, U = Ultr; Z =HPC/Al application with BSPDN 三星的 SF4 仍然是 FinFET 节点 ,主要应用于智能手机和 AI 应用之中, SF4P 主要针 15 对智能手机领域, SF4X 则针对 AI 和 HPC 领域。 随着 AI 需求增长及芯片制程要求提高, 三星正在加码先进工艺迭代。 GAA(全环绕栅极晶体管)被认为是在更先进工艺制程中替 代 FinFET(鳍式场效应晶体管) 的技术。 三星的 GAA 工艺已进入量产的第三年,从产量和性能看,该工艺表现出一定的成熟度。 基于 GAA 技术演进 ,三星计划在 2024 年下半年量产第二代 3nm 工艺( SF3) ,并计划在 即将推出的 2nm 工艺上采用 GAA。三星表示,2022 年以来,其 GAA 产量稳步增长,GAA 产量有望在未来几年大幅增长。 三星最新公布的两个新工艺节点 ,分别是 SF2Z 和 SF4U ,其中, SF2Z 是 2nm 工艺 , 采用背面电源输送网络( BSPDN)技术,计划在 2027 年大规模生产。SF4U 则是 4nm 工艺 变体,通过结合光学缩放技术改进功率、性能和面积( PPA),该工艺计划于 2025 年量产。 除此之外 ,三星对外重申 SF1.4(1.4nm) 的准备工作进展顺利 ,正在按计划达成性能和量 产目标 ,预计该工艺将于 2027 年量产。 3.英特尔 英特尔制程技术的发展按照“四年五个制程节点”的计划稳步推进。目前,Intel 7(10nm) 和 Intel 4(7nm) 已经完成, Intel 3(3nm) 、 20A(2nm)和 18A(1.8nm)将在未来几 年推出。 16 图 :英特尔工艺节点路线图 资料来源 :英特尔 注:P 代表 Performance,提升性能的增强版,幅度超过 10% ;T 代表 Through Silicon, 加入 TSV 硅通孔技术的 3D 堆叠封装升级版; E 代表 Extension ,也就是功能拓展版本 其中, Intel 3 已经准备就绪 ,英特尔近期表示 ,Intel 3 的 3nm 级工艺技术已在俄勒冈 州和爱尔兰的工厂进行大批量生产 ,包括最近推出的 Xeon 6'Sierra Forest'和'Granite Rapids'处理器。 英特尔的 20A 制造技术计划于 2024 年推出 ,据称将引入 RibbonFET 环绕栅极晶体管 以及背面供电网络( BSPDN)两项创新技术, 旨在实现更高的性能、更低的功耗和增加的 晶体管密度。但在英特尔最新的路线图中 ,并没有 20A 后续工艺版本的任何计划 ,在某种 程度上也意味着 20A 可能不会主动面向第三方客户提供。 Intel 18A 将在 Intel 20A 工艺的基础上,采用 RibbonFET 和 PowerVia 技术进一步完善, 并进一步地缩小晶体管尺寸。英特尔表示,基于 18A 工艺的第一款客户端产品 Panther Lake、 第一款服务器产品 Clearwater Forest,将在 2025 年开始投产,而大规模量产则要等到 2026 17 年。 随后英特尔还将推出 14A 和 14A-E,Intel 14A 将会比 Intel 18A 制程技术的能耗效率提 升 15%,而强化版的 Intel 14A-E 则会在 Intel 14A 基础上带来额外的 5%能耗提升,目前 14A 具体投产节点仍未公布。 三、全球晶圆代工 TOP10 分析 1.中芯国际与台积电对比 晶圆代工市场当前呈现“一超多强”,台积电力拔头筹。近年来 ,中国晶圆代工行业实现 了快速发展,全球晶圆代工产业逐渐向中国大陆转移,同时国内自主可控需求日益强烈。本 章节将从台积电与中芯国际的对比作为切入点 ,让读者更加深入了解晶圆代工环节。 (1) 工艺技术对比 在目前官方公开数据中, 台积电的工艺水平是 3 纳米, 中芯国际则是 14 纳米 ,两者相 差着 3-4 代的制程差异。 2020 2021 2022 2023 2024 2025 台积电 5nm 6nm N5P N4 N3 N3P N3E N2 (GAA) 中芯国际 N+1 N+2 图: 台积电与中芯国际工艺演进路线 资料来源 :Trend Force 2023 年台积电的 5 纳米的制程工艺成为第一大营收来源 ,最新的制程工艺是 3 纳米, 未来的趋势是 2 纳米: 5 纳米: 5nm 的技术是在 7nm 基础上微缩的全节点工艺, 它使用智能的微缩主要设计 规则(栅极,鳍和 MX / Vx 的间距)以提高良率,同时他为这个工艺带来了 0.021um 的 SRAM 单元, 同时还有一个优于计划的缺陷密度(logic defect density ) d 0; 3 纳米:3 纳米制造工艺是基于 FinFET 技术的最后一代,采用高达 25 个极紫外线(EUV) 18 层,部分使用双重曝光技术,以提高逻辑和 SRAM 晶体管的密度。N3 总共有 5 个 3 纳米级 节点——N3E、N3P、N3S 和 N3X。这些 N3 变体旨在为超高性能应用提供改进的工艺窗 口、更高的性能、增加的晶体管密度和增强的电压; 2 纳米: N2 工艺带来了两项重要的创新——纳米片晶体管(台积电称之为 GAAFET) 和背面供电。 GAA 纳米片晶体管的通道在所有四个侧面都被栅极包围 ,从而减少了泄漏; 此外,它们的通道可以加宽以增加驱动电流并提高性能,可以缩小以最大限度地降低功耗和 成本。 图: 台积电制程对比 资料来源: IT 之家 中芯国际已经不再公布各个制程工艺在营收的占比 ,改用“晶圆尺寸分类”替代了“制程 工艺节点分类”,笼统地讲, 8 英寸晶圆代指 90 纳米以上的成熟制程, 12 英寸晶圆代指90 纳米以下的制程工艺。从过往的数据及披露的信息中推测, 中芯国际仍是以成熟工艺为主, 因此选取 28 纳米、14 纳米、7 纳米进行对比分析: 28 纳米:(1)具备高介电常数金属栅极、锗硅应力提升技术和超低电介质材料铜互联 工艺;(2)运用 193 纳米浸润式两次微影技术和形成超浅结的毫秒级退火工艺;(3)核 心组件电压 0.9V ,具有三种不同阈值电压; 19 14 纳米:(1)应用 FinFET 新型器件 ,高性能/低功耗 ,支持超低工作电压;(2)应用 多重曝光图形技术 ,集成度超过 3*10 ^9 个晶体管/平方厘米;(3)应用高介电常数金属栅 极技术 ,提供三种不同阈值电压的核心器件;(4)低介电常数介质的铜互连技术 ,支持最 多 13 层金属互联; N+1(对标 7 纳米):与现有的 14nm 工艺相比 ,性能提升了 20% ,功耗降低了 57%, 逻辑面积缩小了 63%, SoC 面积减少了 55%。但与更先进的 7nm 所能提升的 35%性能相 比 ,仍有差距; N+2:相当于台积电 7nm+。 先进的制程的优势体现在两点上,一是在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶圆,降 低成本;二是缩小线宽可以提升芯片工作频率。一般而言,制程工艺越先进 ,晶体管密度越 高 ,性能越强 ,功耗越低。 (2) 企业运营和财务表现 台积电 2023 年全年营收为 21617.4 亿元新台币(约合人民币 4950.38 亿元), 同比下 降 4.72%, 归属上市公司净利润为 8385 亿元新台币(约合人民币 1911.78 亿元), 同比下 降 21.23%。净利润率为 38.8% ,较 2022 年 44.9% 下降 6.1%。 中芯国际 2023 年营业收入约 452.5 亿元, 同比下降 8.61%, 归属于上市公司股东的净 利润约48.23 亿元, 同比减少 60.3% ,毛利率为 19.3% ,年平均产能利用率为 75%。 20 图: 2023 年营收对比 针对 2023 营收与净利润双下滑的问题,两家企业解释的原因大致上相同——全球经济 的疲软及通货膨胀和利率上升,加剧和延长了全球半导体库存的调整周期。但台积电得益于 领先的技术优势, 2023 年的财务表现仍然是优于晶圆制造产业。而中芯国际近年来进行持 续的产能扩充和高资本支出 ,折旧数额持续增长。 图: 台积电近 5 年营收及净利润(亿元) 资料来源 :Wind 21 图: 中芯国际近 5 年营收及净利润(亿元) 资料来源 :Wind 在企业运营方面,台积电在保持稳健发展的同时,也在积极寻找新的增长点。随着全球 半导体景气复苏、产业链有效去库存、人工智能应用持续爆发 ,台积电预计 2024 年业绩有 望重返增长轨道,营收或将达到新台币 2.5 万亿元,年增逾 15%。中芯国际则会继续推进近 年来官宣的 12 英寸工厂和产能建设规划, 2025 年产能翻倍及投资密度会基本保持不变。 从营收数据上看, 2023 年台积电 3 纳米占比 6%, 5 纳米占比 33% ,7 纳米占比 19%, 16 纳米占比 10%, 28 纳米占比 10% ,也就是 7 纳米以下工艺占了 58%。 图: 2023 台积电营收数据 资料来源: 台积电 按应用划分, HPC (高性能计算)和智能手机分别占净收入的 43%与38% ,物联网、 22 汽车、 DCE(数字消费电子)和其他分别占 8%、 6%、2%、 3% ,其中智能手机、物联网、 DCE 和其他收入较上年分别下降 8%、17%、16%、 6% ,仅汽车的收入增长 15%。 图: 2023 台积电营收数据 资料来源: 台积电 按区域分 ,2023 年 ,来自北美客户的收入占总净收入的 68% ,而来自中国、亚太地 区、 日本和 EMEA(欧洲、中东和非洲)的收入分别占总净收入的 12%、8%、6% 和 6%。 中芯国际 8 英寸晶圆收入占比 26.3% ,12 英寸晶圆收入占比 73.7% ,按应用分 ,智能 手机、 电脑与平板、消费电子、互联与可穿戴、工业与汽车分别占 26.7%、26.7%、25%、 12.1%和 9.5%。销售收入。按区域分 ,中国、美国、欧亚占比分别为 80.1%、16.4%和 3.5%。 23 图: 2023 中芯国际营收数据 资料来源: 中芯国际 图: 2023 中芯国际营收数据 资料来源: 中芯国际 产能方面, 目前台积电年产能约为 1530 万片12 英寸等效晶圆 ,在 2023 年 Q4 季度, 公司折合 12 英寸晶圆出货量 295.7 万片 ,同比减少 20%,但环比增长 1.9%。 目前 ,台积电 24 的整体产能利用率约为 80%,虽然整体产能利用率仍然较低,但得益于 3nm 的量产以及先 进制程占比进一步提升优化了公司销售结构,台积电 Q4 在平均单片晶圆收入(等效 12 寸) 上环比上升了 11% ,达到 6636 美元/片的历史新高。 中芯国际月产能由 2023 年第三季的 79.575 片 8 寸晶圆约当量增加至 2023 年第四 季的 80.55 片 8 寸晶圆约当量 ,2023 全年新增产能 9.15 万片 8 寸晶圆约当量。Q4 产能 利用率为 76.8% ,年平均产能利用率为 75%。 (3) 核心客户和市场优势 台积电由于先进工艺全球领先的优势,主要客户群体较为稳定,其中多为全球知名的芯 片设计企业,虽然台积电没有向客户披露其业务细节,但根据美国法律,它必须披露客户是 否占其收入的 10%以上 ,专门研究半导体公司的金融分析师 Dan Nystedt 估计: 1)在台积电提交给美国证券交易委员会( SEC) 的文件中 ,苹果公司被称为“客户 A”, 去年向台积电支付了 175.2 亿美元(约 1261.44 亿元人民币), 占其营收的 25%; 2)英伟达公司( NVIDIA )被称为“客户 B”,向台积电支付了 77.3 亿美元(约 556.56 亿元人民币) ,其份额占台积电营收的 11%; 3) 台积电前十大客户占去年净营收的 91% ,高于 2022 年的 82%。这些公司还包括 联发科( MediaTek) 、AMD、高通(Qualcomm) 、博通( Broadcom) 、索尼( Sony) 和美满电子( Marvell)。 据 2023 年台积电财报数据显示,来自北美客户的收入占总净收入的 68%,而来自中国、 亚太地区、 日本和 EMEA(欧洲、 中东和非洲) 的收入分别占总净收入的 12%、 8%、 6% 和 6%。 25 图: 台积电客户按地区占比 资料来源: 台积电 中芯国际方面,主要的客户群体以国内芯片设计企业为主,据 2023 年中芯国际财报数 据显示, 中国、美国、 欧亚占比分别为 80.1%、16.4%和 3.5%。 图: 中芯国际客户按地区占比 资料来源: 中芯国际 26 台积电在晶圆代工领域的优势主要有以下三点: 1)制程工艺先进,台积电 3nm 制程工艺在 2023 年第四季度占晶圆总收入的 15%,5nm 和 7nm 分别占 35%和 17%;先进制程(7nm 及以下) 占晶圆总收入的 67%; 2)良率高,良率是检验新工艺是否真正量产以及具备竞争力的关键,良率一旦不达标, 制造成本大增,没有商业可行性。在实际应用中 ,由于台积电稳定的良率也使其收获了多笔 从三星等其他代工厂转来的订单。 比如在 10nm 和 7nm 制程刚刚量产的时候 ,高通和英伟 达就分别把骁龙 855、865 和 7nm 制程 GPU 芯片转移到了台积电, 随后在 4nm 制程兴起 时 ,高通又将骁龙 8Gen1Plus 的生产订单转给了台积电; 3)产能庞大 ,作为全球晶圆代工巨头, 台积电拥有着世界最庞大的晶圆制造产能 ,公 司及其子公司所拥有及管理的年产能超过 1500 万片 12 英寸等效晶圆。具体来看,台积电在 中国台湾设有 5 座 12 英寸超大晶圆厂、 四座 8 英寸晶圆厂和一座 6 英寸晶圆厂 ,并拥有南 京公司 12 英寸晶圆厂、WaferTech 美国子公司的一座 12 英寸晶圆厂、 中国大陆公司松江 8 英寸晶圆厂产能。不仅如此 ,近期台积电还在加紧步伐在中国台湾和日本新建工厂。 中芯国际在晶圆代工领域的优势主要有两点: 1)28nm 成熟制程布局较早,众所周知,28nm 工艺市场需求巨大。中芯国际已经提前 布局了多座 28nm 晶圆厂 ,全部实现量产后产能将会翻倍。不只是中芯国际, 台积电和联 电也瞄准了 28nm 市场加速进行产能扩充。但是相比这些公司来说, 中芯国际有着它的先 天优势; 2)背靠全球最大的半导体市场中国 ,半导体需求持续增长。 (4) 资本开支对比 台积电 2023 年全年资本开支为 304.5 亿美元,低于 2022 年的 363 亿美元,减少了 16.1% 。 对于 2024 年资本开支, 台积电预计为 280 亿-320 亿美元范围之内 ,大约有 70%—80%将 27 用于先进制程技术,10%—20%用于成熟和特殊制程技术,剩余的 10%则投向先进封装测试 和掩模生产等设备的采购。 从往年数据中看 ,在消费电子产品需求减少、芯片需求也随着下滑的背景下, 2022 年 以来, 台积电的资本开支呈现下降的态势: 图: 2018-2024 台积电资本支出(单位 :亿美元, 2024 年为预估值) 资料来源: 台积电 台积电财务长黄仁昭表示,台积电每年资本支出规划,均以客户未来数年需求及成长为 考虑。他指出 ,为应对短期不确定因素, 台积电适度紧缩资本支出规划。 2023 年中芯国际的资本开支约为 74.7 亿美元 ,高于 2022 年的 63.5 亿美元 ,增加了 17.3%。对于报告期(2023 年) 内的资本开支主要用于产能扩充。 中芯国际方面表示,资本开支增加主要原因是公司在同行减少开支之时,依然大幅扩大 规模,全国各地多个项目开工 ,芯片投资规模巨大。中芯国际计划在 2024 年继续推进近几 年来已宣布的 12 英寸工厂和产能建设计划 ,预计资本开支与上一年相比大致持平。 28 图: 2018-2024 中芯国际资本支出(单位 :亿美元, 2024 年为预估值) 资料来源: 中芯国际 从数据上看,虽然中芯国际在资本开支上呈现逐年递增的态势,但与台积电的差异仍然 较大。业内也将台积电的资本开支视为行业的风向标 ,近期外资法人传出, 台积电将上调 2024 年资本支出 ,由原预估 280 亿~320 亿美元上调至 300 亿~340 亿美元,调幅逾 7%。 台积电当前正积极推进在中国、美国、 日本和德国等海外区域建设晶圆厂: 台积电日本熊本厂自 2022 年 4 月动工,20 个月完工,计划于第四季开始量产 12nm、 16nm、 22nm 及 28nm 芯片。 2 月 6 日正式宣布将在日本熊本县建设第二座工厂 ,力争 2024 年底动工 ,2027 年开始营运。加上第一座工厂 ,投资总额超过 200 亿美元, 日本丰 田汽车公司将出资 2%; 台积电在美国亚利桑那州建设4nm 和 3nm 芯片工厂 ,为此投资额高达 400 亿美元 , 据台媒《经济日报》报道称,近日业内传出消息称,台积电美国亚利桑那州晶圆厂进度加速, 最快将于 4 月中旬进行首条生产线试产 ,原定于 2025 上半年量产的规划 ,有机会提前在 2024 年底实现; 29 台积电与罗伯特博世、英飞凌和恩智浦计划共同投资位于德国德累斯顿的欧洲半导体制 造公司( ESMC), 目标于 2024 年下半年建厂 ,于 2027 年底开始生产。据悉, 台积电与 其他合资公司已用 10 万欧元进行德国厂的先期作业 ,其中台积电投资 7 万欧元 ,加上后来 投资的 34 亿9993 万欧元, 台积电赴德共计投资 35 亿欧元。 中芯国际连续投资超过 1700 亿元 ,加大产能扩建步伐 ,先后在北京、深圳、上海
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