台积电是全球晶圆代工模式的开创者，历经收购德基半导体/世大半导体、突破0.13μm制程铜互联技术、垂直布局先进封装业务、“夜莺计划”攻破10nm及以下制程技术等关键事件，公司不断增厚其技术壁垒，丰富其客户群体，成为了全球技术领先、规模最庞大的晶圆代工厂。

目前公司在中国台湾、中国大陆、美国等地建有多座晶圆厂，其中绝大部分产能位于中国台湾地区，几乎所有的先进制程产能均位于中国台湾地区：截至2022年底，公司总产能约133.8万片/月（折合12英寸晶圆）。台积电是全球唯二具备Logic先进制程代工产能的厂商，且产能远高于竞争对手Samsung；除Logic工艺平台外，公司在MEMS、CIS、eNVM、RF、Analog、High Voltage、BCD等多个特色工艺平台方面也具备较强竞争实力。

Apple、AMD、Qualcomm、联发科、Nvidia等全球头部Fabless企业均是台积电重要客户，尤其是其核心的计算芯片。2021年，来自上述5家企业的营收分别占台积电总营收23.9%、10.2%、8.2%、8.1%、7.6%。与算力强相关的先进制程也是台积电核心增量来源，2022年公司5nm收入占比26%，7nm收入占比27%，占比过半。与此同时，28nm、40/45nm、65nm等成熟制程节点在不断增长的特色工艺芯片需求拉动下也保持着和公司整体增幅相近的增长。

中短期来看，半导体行业具有周期性；但中长期来看，随着下游应用的不断发展，全球半导体需求不断稳步增长。ASML预计2025年全球半导体市场有望达到7,370亿美元；按照Gartner预计，届时全球晶圆代工市场将会达到1,251亿美元。2022年，台积电HPC、Smartphone、IoT、Automotive、DCE收入占比41%、39%、9%、5%、3%。

半导体需求不及预期、新技术研发不及预期、地缘政治风险。

晶圆代工企业台积电（TSMC）创立于1987年，由（中国台湾）工研院院长张忠谋牵头，（中国台湾）国家开发基金、荷兰Philips和台塑集团等机构和企业共同出资设立。1994年公司在中国台湾证券交易所上市，1997年公司赴美国纽约证券交易所发行美国存托凭证（ADR）。经过三十余年的发展，公司已经成为全球最大的晶圆代工企业，市场份额超过50%。目前公司最先进的制程技术已达3nm，也是全球唯二两家实现3nm芯片量产的代工企业（另一家为韩国Samsung）。台积电2022年营收达22,639亿新台币，净利润10,169亿新台币。

台积电是全球Foundry模式的始创者，区别于能够自行完成设计、生产、封装和测试全流程的IDM厂商和只从事IC设计与销售的Fabless厂商，Foundry仅专注于芯片代工制造，而不参与芯片的设计与销售环节。晶圆代工模式的资本开支巨大，建设一座晶圆厂需要高达数百亿美元的经费，但优点在于不必承担市场定位不准，产品设计缺陷的风险，产能亦可以服务多个客户，一定程度上平抑供需波动。

目前，全球逻辑芯片（CPU、GPU、AP等）主要采用Foundry模式制造（仅Intel例外，采用IDM模式）；海外模拟芯片、射频前端、功率器件以IDM模式制造为主，例如Texas Instruments、ADI；国内模拟芯片、射频前端及部分功率器件由于发展阶段和海外不同，像圣邦股份、思瑞浦等厂商现阶段仍为Foundry模式制造。晶圆代工企业的主要客户为Fabless厂商，为Fabless设计的芯片提供代工服务。此外，IDM企业如Intel、Texas Instruments，也会基于产能等因素考量，将部分芯片外包于Foundry生产制造。

台积电的股权结构较为分散，第一大股东为（中国台湾）行政院国家发展基金。台积电成立之初的原始股东为（中国台湾）国家开发基金、荷兰Philips和台塑集团等7家机构和企业。经过三十余年的更迭，截至2022年12月，台积电前三大股东分别为：花旗托管台积电存托凭证专户、（中国台湾）行政院国家发展基金和花旗（中国台湾）商业银行受托保管新加坡政府投资专户，持股比率依次为20.52%/6.38%/2.50%。公司主要股东可分为四类：1）第一类是中国台湾政府基金，包括行政院国家发展基金和新制劳工退休基金，合计占比7.46%；2）第二类是他国政府投资，以新加坡政府投资和挪威中央银行投资为主，合计占比3.90%；3）第三类是托管在中国台湾各外资行的投资基金账户；4）第四类是花旗负责的美股存托凭证专户，占比20.52%。第三、四类的股东虽然有一定的持股比例，但大多为财务投资，对台积电的生产经营影响不大。

台积电管理层和核心技术人员均为学历背景优秀、在半导体行业从业经验丰富的骨干。董事长刘德音先生为美国加州大学伯克利分校电机暨计算机信息博士，自1993年加入台积电以来，历任多项重要职务，为台积电创建首座8英寸晶圆厂和首座12英寸晶圆厂，2013年至2018年间担任台积电总经理暨共同执行官，负责领导尖端技术开发。总裁魏哲家为美国耶鲁大学电机工程博士，曾担任新加坡特许半导体公司技术资深副总经理及意法半导体逻辑暨SRAM技术开发资深经理，在技术事业与营运管理的领域上拥有丰富实务经验。技术团队中，研究发展资深副总经理罗唯仁为美国加州大学伯克利分校固态物理及表面化学博士，曾就职于Intel，自2004年加入台积电以来，罗博士带领团队获得全球超过1,500项专利，其中包含约1,000项美国专利，为公司在先进技术发展做出卓越贡献。

台积电主要产能位于中国台湾地区，尤其是3nm、5nm、7nm等先进制程产能。在已有产能方面，目前台积电在中国台湾有四座12英寸晶圆厂、四座8英寸晶圆厂和一座6英寸晶圆厂，在中国大陆有一座12英寸晶圆厂（南京）和一座8英寸晶圆厂（上海松江），在美国（Washington）有一座8英寸晶圆厂，另和Philips在新加坡合资成立制造8英寸晶圆的SSMC公司。截至目前，台积电合计约有133.8万片/月12英寸约当产能。此外，台积电在中国台湾地区还有4座后道先进封测厂。

近年来出于在地服务客户等因素考虑，台积电积极在中国台湾地区以外扩产：1）在中国大陆，斥资28.87亿美元扩产南京厂28nm，从原本的4万片/月上修至10万片/月；2）在美国Arizona，斥资120亿美元建设4nm和3nm工艺制程的晶圆厂；3）在日本Ibaraki，兴建台积电日本3D IC研发中心，重点研究下一代三维硅堆叠和先进封装技术的材料领域，于2022年正式投入研发；4）在日本Kumamoto，建设JASM 子公司，Sony半导体拥有该公司少数股权，JASM将用于兴建并运营一个采用12/16nm以及22/28nm制程的晶圆厂；5）除上述已确定的扩产规划外，据中国台湾《工商时报》称，近期台积电与主要供应商就在欧洲设厂问题进行深入谈判，未来将在德国Dresden建立首家欧洲工厂。[1]

台积电持续增加研发投入以保证半导体先进技术的发展。2022年研发费用1,632.62亿元新台币，占2022年总营收的12.1%。面对摩尔定律中每两年算力大幅提升的持续挑战，公司重点在CMOS逻辑技术方面寻求更先进制程的突破。台积电5nm工艺于1Q19风险试产，3Q20大规模量产并开始贡献营收，3Q22在营收中所占比例为28%，首次超过此前最大营收来源7nm工艺。2022年年底，采用FinFET结构的3nm技术实现规模量产，同时持续研发领先业界的2nm技术，公司预计2nm技术将于2025年规模量产。

除以上先进逻辑技术的布局外，公司持续扩充特色工艺产能。2016年到2021年特色工艺投资额的年均复合增长率超过40%。公司预计到2025年，特色工艺产能将增加近50%。台积电的特色工艺平台包括：MEMS、图像传感器、嵌入式非易失性存储器（eNVM）、射频RF、模拟（Analog）、高电压和BCD功率IC，产线覆盖非常广泛。由于摩尔定律不可避免地趋向物理极限，IC制造成本愈渐高昂使工艺尺寸的缩小变得愈发艰难，在此背景下，特色工艺具备非尺寸依赖、工艺相对成熟、产品研发投入较低和产品种类繁多等优势，成为公司平衡成本、性能和功耗的优选。

台积电晶圆价格随制程节点的缩小而大幅上升。CSET基于台积电2020年数据测算得出，在90nm至10nm的制程区间内，单片晶圆价格从1,704美元上升到5,992美元，上涨趋势较为平稳。但下一节点的7nm晶圆价格却增幅显著，达到9,346美元；5nm晶圆价格更是跳升到16,988美元，接近7nm价格的两倍。先进制程对资本支出（高端设备和产线建设等）和研发投入的要求极高，特别是台积电采取较为激进的折旧策略，主要设备折旧年限为5年，其他晶圆代工厂如联电主要设备折旧年限为7年，中芯国际设备折旧年限也为6-7年，因此台积电的折旧摊销费用远远高于同行。激进折旧策略的优势是，先进制程的折旧提取完毕后，该类制程工艺的成本将大大下降，提高该类制程的盈利能力。

2022年，公司5nm制程营收占比25.7%，7nm制程营收占比26.7%。虽然全年来看，5nm营收略低于7nm，但是5nm营收已连续在3Q22、4Q22超越7nm制程工艺，成为第一大收入来源，随着产能提升和更多客户转向5nm制程工艺，市场预计未来一段时间，5nm将持续成为台积电最大营收来源。

依据客户生产芯片适用的终端市场不同，台积电划分了智能手机、高性能计算、物联网、汽车、数据通讯设备五个主要平台。其中占比最大的是高性能计算和智能手机，2022年营收占比分别41%和39%：

► 智能手机：一部5G智能手机需要使用100颗以上功能各异的芯片，其中最为核心的芯片是AP/SoC（Application Processor/System on Chip），又称为应用处理器/系统级芯片。通过把CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、DSP（数字信号处理器）、ISP（图像信号处理器）、Modem（调制解调器）导航定位模块和多媒体模块等集成在一起，SoC实现了对整台手机的运算核心系统和逻辑系统的控制，同时提高手机内部空间的利用率。此外智能手机还需要CIS（图片传感器，用于摄像头模组）、MEMS（微型电子机械系统，用于麦克风、光线传感、重力传感、加速度传感等场景）、PMIC（电源管理芯片，用于手机中的主要及辅助电源管理模块，相机镜头、面板、充电器用电源管理模块等）、RF（射频芯片，用于射频信号和数字信号间的转换）等。

► 高性能计算：高性能计算通常指在多个服务器上并行处理复杂计算，最具代表性的应用场景是AI人工智能、服务器以及数据中心，在学术研究、医疗保健、工程、金融服务和地球科学等领域有广泛的应用。典型的HPC解决方案包含3个主要组件：计算、网络和存储空间。高性能计算最核心的芯片是高性能处理器（CPU/GPU）。此外，高性能计算基于大量数据，因此对存储芯片的需求量也很大。

► 物联网：物联网平台包含各种联网设备，包括智慧穿戴、智慧音箱、智慧健康装置、家庭自动化装置、监视系统、智慧城市与智慧制造等。物联网芯片相比于传统芯片分类更加细化，更注重应用场景的针对性。按照应用分，主要有以下四类核心芯片：1）SoC，智能化运算处理核心芯片，可以支持人脸识别、神经网络算法；2）MCU，是数据收集与控制执行的中心，支持Sensor Hub、电机控制；3）传感器类，用于感知温度、气体、光、声等自然信号并进行转换；4）通信芯片，是物联网中智能设备远程互联的核心，可以用于WiFi连接、蓝牙连接、ZigBee信号传输等场景。

► 汽车：根据功能分类，汽车电子芯片包括：1）CPU/MCU/FPGA/ASIC，负责计算、逻辑控制，是新能源汽车最重要的芯片；2）功率器件，包括MOSFET和IGBT，用于引擎、驱动系统中的变速箱控制和制动、转向控制等场景；3）CIS，即CMOS图像传感器，用于倒车后视，环视，前视，转弯盲区等场景；4）RF射频芯片，未来助力C-V2X技术发展，将“人-车-路-云”等要素联系在一起；5）PMIC电源管理芯片，是汽车动力系统、车载电子设备、高级驾驶辅助系统必不可少的核心零件，车规级产品要求严格，是较为短缺的芯片。

台积电大部分重要客户位于美国，2022年台积电来自美国的营收15,042亿新台币，占营收比例66.4%，远高于其他国家或地区。第二、第三大营收来源地为中国大陆和中国台湾，2022年营收分别为2,467亿新台币、2,173亿新台币，占营收比例分别为10.9%、9.6%。

台积电拥有极为优质的客户资源，与最大客户Apple保持密切合作。台积电最大客户Apple在2021年贡献23.9%的营收，销售额占营收比重较高的客户有AMD、Qualcomm、联发科和Nvidia，2021年分别贡献10.2%、8.2%、8.1%、7.6%的营收。

#1：中短期：1H23周期下行业绩或将承压，2H23 N3产能释放有望重回增长

2022年，智能手机、个人电脑、服务器等下游终端需求疲软致使Fabless厂商向晶圆厂砍单，2H22全球主要晶圆厂产能利用率发生松动，我们测算2H22晶圆厂整体产能利用率在80-90%。当前时点，我们判断1H23芯片原厂很有可能仍处于去库存阶段，包括台积电在内的各大晶圆厂1H23产能利用率仍有下探风险。细分来看：

► 8英寸（0.35-0.11μm）：主要代工DDIC、CIS、PMIC、功率分立器件等产品。DDIC受到电视机、个人电脑需求下降影响，投片下修幅度较大。尽管服务器、车用、工控等PMIC、功率分立器件需求仍处于高位，但消费电子相关的PMIC、CIS砍单造成的缺口使得PMIC等产品经过产能重新分配后供货趋于平衡。8英寸产能利用率下滑明显。

► 12英寸成熟制程（90nm-28nm）：情况和8英寸较为类似，但因为12英寸产线代工产品更为多元，情况略好于8英寸。

► 12英寸先进制程（1Xnm及以下）：主要代工CPU、GPU、ASIC、5G AP、FPGA、AI加速卡等产品，下游以智能手机、高性能计算、数据中心及服务器为主。受智能手机需求下滑，5G AP面临订单下修影响，但高性能计算相关产品有望继续维持高位需求。ChatGPT有望激发对AI 大模型训练及推理需求，创造AI加速卡的增量市场空间，AI加速卡需搭载GPU/NPU/FPGA/ASIC等芯片以支持高算力，拉动相关芯片在中长期的市场需求。综合来看，7/6nm受部分芯片制程切换和客户库存调节影响将下滑至95- 99%，5/4nm在新产品的驱动下仍将接近满载水平。

市场认为尽管1H23公司营收会有一定下滑， 2H23台积电仍有望保持增长，使得全年整体保持微弱增长。具体原因包括：1）N3家族工艺优化、良率提升、价格下降，3nm平台有望在2H23为台积电贡献营收。据中国台湾媒体中央社报道，目前台积电N3投片客户、出货片数和良率皆优于预期[2]，升级版的N3E将于3Q23量产，市场预计Qualcomm、联发科、Nvidia、AMD、Intel等客户均将上量升级后的N3E产品，3nm平台2023年合计将贡献4%-6%的营收，该比例高于5nm平台量产第一年的贡献率，客户产品设计定案数量也将是5nm平台的2倍以上；2）据台积电4Q22及2022年全年业绩法说会，随着行业库存逐步消化，叠加AI对高性能计算需求的拉动，半导体行业周期有望在2H23触底，迎来新一轮上行。

#2：中长期：摩尔定律持续向前，到2025年全球晶圆代工市场规模有望达到1,251亿美元

智能手机、个人电脑是目前半导体最为重要的两大下游应用，由于其基数较大，长期来看仍将是半导体重要的下游终端。根据ASML预测，2020年-2030年增速最快的三大下游领域是汽车电子（+14%）、服务器/数据中心/存储（+13%）和工业电子（+12%）。由于AI等技术不断发展不断提升对算力需求，服务器（数据中心）对半导体的需求将不断增长；由于汽车的电动化、网联化、智能化趋势，单车使用的半导体数量及价值较之前有显著增加，汽车电子对半导体的需求将显著提高；由于以信息化技术促进产业变革的工业4.0时代正持续迭代，以数据为驱动的智能自动化工业5.0时代逐渐萌芽，工业电子对半导体的需求将在未来十年持续增长。根据ASML预测，2025年全球半导体市场规模有望达到7,370亿美元，智能手机、服务器、汽车电子和工业电子的市场规模分别为1,500亿美元、1,360亿美元、930亿美元和930亿美元，2030年全球半导体市场规模有望达到10,980亿美元。

半导体需求的不断增长也将驱动晶圆代工市场规模增长。根据Gartner预测，到2025年全球晶圆代工市场将达到1,251亿美元，折合8英寸晶圆约当产能约950万片/月,其中成熟制程产能约为810万片/月，10nm及以下先进制程产能有望达到140万片/月。我们认为，台积电凭借产能充足、折旧摊销压力小和特色工艺平台承接性好等优势，台积电有望在成熟制程代工市场保持成本优势和领先地位；由于其在先进制程代工市场接近垄断的地位，将充分受益于摩尔定律的向前延续。

根据IC Insights测算，2022年全球晶圆代工市场规模1,321亿美元。根据TrendForce测算，2022年中国台湾、韩国、中国大陆的晶圆代工市占率分别为66%、17%、8%；全球前五大晶圆代企业依次为：台积电（56%）、Samsung（16%）、联华电子（7%）、GlobalFoundries（6%）和中芯国际（4%），台积电在全球晶圆代工市场占据绝对优势份额。

#1：先进制程

先进制程呈现资金、技术壁垒不断提高的趋势，行业格局逐渐出清。随着制程缩小，对晶圆厂而言，需要采购更先进的设备，新建产线资本开支巨大。特别地，对于IDM厂商而言，随着制程演进，芯片设计成本也随之迅速上升，成本端双倍承压。GlobalFoundries和联华电子在2018年宣布放弃7nm研发投资。目前全球先进制程代工厂仅剩行业龙头台积电、Samsung和Intel三家。

Intel曾一直是晶圆制造领域的领导者，2019年上半年，台积电宣布量产7nm+，追赶上Intel等效的10nm制程，2020年，台积电率先Intel推出5nm制程。台积电在先进制程工艺上的领先，和相比于同行的优越性能，帮助其牢牢锁定龙头客户订单。台积电和最大客户Apple的合作始于2014年的20nm制程，从12nm开始，Apple每年均是第一个采用台积电最先进制程的客户。AMD 自2009年剥离晶圆制造业务成立GlobalFoundries之后，一直和GlobalFoundries保持紧密合作关系，第一代EPYC霄龙、第一代Ryzen锐龙处理器都来自GlobalFoundries 14nm工艺，台积电的16nm工艺只用于部分半定制APU。但近年来，AMD加大了与台积电的合作，此前7/6nm订单交由台积电代工， 2021年AMD已经跃升为台积电第二大客户，且随着4Q22 Chiplet的全面导入，AMD在台积电的5nm投片量将持续拉升。台积电和重要客户Qualcomm、Nvidia的合作开始于上世纪九十年代半导体行业分工细化之时，但是近几年高端芯片大都交由Samsung制造。2022年，台积电在5nm制程上较高的良率和较低的功耗使其重获Qualcomm骁龙8 Gen1 Plus订单和Nvidia RTX40系列显卡订单。联发科自冲击高端市场以来，5G芯片均交由台积电代工，天玑9000系列搭载台积电4nm工艺，在性能上首次匹敌Qualcomm由Samsung代工的骁龙8 Gen1，将于2023年推出的天玑9200+也将搭载台积电第二代4nm工艺。优质的客户和大量的订单为台积电带来高利润，领先优势持续扩大，目前已经形成了“技术领先-客户忠诚-较高售价与利润-充裕资金-持续大量技术研发投入”的闭环飞轮效应。

先进制程产能方面，截至2022年年末，台积电约有7nm及以下先进制程8英寸约当产能91.13-92.25万片/月，N7家族33.75万片/月，N5家族54万片/月，N3家族3.38-4.5万片/月。

► N7家族：2017年，台积电领先业界，率先进入7nm时代，并于2018年实现量产。2019年公司首先以商用极紫外光（EUV）技术量产7nm。2020年下半年推出6nm工艺，可实现更高的逻辑密度，且与7nm工艺兼容，便于客户将将原有设计向新工艺迁移。

► N5家族：2020年成功量产5nm制程技术。相比于7nm，5nm工艺的速度提升了15%，功耗降低了30%，逻辑密度提高了80%。在良率方面进展顺利，缺陷密度（D0）超越同时期的7nm。后推出增强版的N5P工艺制程，将速度提升5%，功耗降低10%。此外台积电基于5nm工艺推出了与之兼容的4nm技术，并在2022年实现量产。5nm及其衍生、兼容技术是目前台积电的中坚技术。

► N3家族：台积电最新工艺为3nm，未来几年将用于制造先进的CPU、GPU和SoC。2022年12月29日，台积电举行3nm量产暨扩厂典礼，正式宣布成功量产3nm制程技术，相比于5nm，3nm工艺的逻辑密度增加约70%，相同功耗下速度提升10%-15%，相同速度下功耗降低25%-30%，且良率已与5nm同期相当。公司预计3nm将在2023年带来超过5nm工艺在2020年量产时达到的收益。未来台积电将推出4种N3衍生制造工艺——N3E、N3P、N3S和N3X，旨在为超高性能应用提供更灵活的设计和更高的性能。

► N2家族：台积电预计2nm制程技术将于2024年试产，2025年量产。这将会是台积电第一个使用基于纳米片（Nanosheet）的栅极全方位场效应的节点晶体管(GAAFET)，也会是业界首次采用高数值孔径（High-NA）极紫外光（EUV）微影技术的先进制程节点，进度有望领先Samsung和Intel。

2021年台积电7nm工艺平台的主要客户是Nvidia（Ampere GPU）、AMD（Zen 2/3架构处理器）和联发科（天玑1000系列AP等），如今除部分未停产旧产品外，基本均已转单5nm芯片。2022年台积电7nm工艺平台的主要客户是Qualcomm（第二代5G调制解调器骁龙X55）；2022年台积电5nm工艺平台的主要客户有Apple（M2和A16 SoC）、AMD（霄龙9004系列处理器）、Nvidia（RTX40 GPU）。

随着台积电3nm成功量产，市场预计2023年Apple将首先在A17 Bionic上运用台积电N3制程技术，并于2024年在M3芯片上搭载升级后的N3E技术。AMD基于Zen5架构的锐龙8000和Nvidia基于Blackwell的GPU考虑采用台积电3nm工艺，Qualcomm和联发科也对3nm展现强烈兴趣。受限于3nm产能紧张和价格高昂，谁将率先在Apple之后将台积电3nm技术运用于下一代芯片存在较大不确定性，这种不确定性也将在未来数年内影响台积电客户重要性排名。

#2：成熟制程

头部晶圆厂纷纷加码扩产，成熟制程市场竞争日益激烈。Bain数据显示，2020年全球10nm以上成熟制程晶圆代工市场规模约为548亿美元，台积电在成熟制程的市场份额最大。据Counterpoint Research测算，在40nm及以上成熟制程中，台积电占比28%，排名第一；联电占比13%，排名第2；中芯国际占比11%，排名第3。在28/22nm制程平台、车规级MCU等工艺平台方面，台积电的优势更为明显，市占率均超50%。

随着手机、汽车等终端产品性能逐渐提升、功能日益多样化，其单机（台）设备特色工艺[3]芯片的性能要求和需求数量也越来越高，这也是成熟制程芯片市场仍然在不断增长的重要原因之一。举例来说，智能手机摄像头由单摄向多摄演进，旗舰手机的CIS数量由早期的1个CIS提升至目前的3个左右。

台积电目前约有10nm以上成熟制程产能213.30万片/月，拥有NVM、HV、Sensor、BCD、ULP/ULL、Analog、RF等多个特色工艺平台，能够提供MEMS、CMOS图像传感器、嵌入式NVM等芯片的代工，供应Qualcomm、AMD、Nvidia等客户。Intel、Samsung入局成熟制程代工较晚，分别在Analog和RF、CMOS Sensor和显示驱动等特色工艺方面有较强的竞争力。我们认为台积电在成熟制程代工领域的优势为：1）台积电成熟制程产能处于领先地位；2）台积电成熟制程产线源自原先的先进制程产线，折旧摊销压力较小；3）台积电部分特色工艺IP开发自CMOS，具备对接方面的优势。

► 支持物联网和边缘人工智能的模拟（Analog）工艺：模拟芯片作为现实世界和数字系统之间的通信接口，将自然模拟生物特征、光、热、速度、压力、温度和声音准确地转换为数字信号。继N12e技术后，台积电宣布下一代物联网和边缘人工智能设备将采用N6e技术，N6e以先进的7nm技术为基础，相比于22ULL，N12e可以提供约1.7倍的逻辑密度，而N6e将是N12e的3倍左右。

► 支持5G的先进射频技术：目前已量产的N16 FinFET是支持5G Sub-6GHz频段的重要技术，性价比较高，公司预计该技术会有很长的适用时间。最先进的N6RF相比于N16RF功耗显著降低49%，可完全抵消WiFi 7增加的功耗/面积需求。

► 嵌入式非易失性存储器（eNVM）工艺：主要品类有OTP、MTP、Flash、MRAM和RRAM。以MRAM和RRAM为代表的新型存储技术，已经在22nm和40nm制程节点上投产，公司预计下一代12nm RRAM技术将在2023年底前投产，16nm MRAM将在2022年进行消费电子应用认证，在2023年进行汽车应用认证。

► CMOS图像传感器处理技术：技术矩阵覆盖5μm-28nm节点，利用先进的多晶圆混合堆栈整合技术，可以解决像素缩放和节能运算问题，产品具备分辨率高、速度快、功耗低的优点，支持PC摄像机、数码相机及录像机、数字电视、安全系统等设备。

► BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）电源管理技术：台积电是首家在BCD工艺中使用12英寸晶圆的厂商，覆盖从0.6μm-40nm节点。17年量产0.18μm三代BCD；2020年拓展了8英寸90nm BCD，该技术在5G智能手机的电源管理IC上优势显著；12英寸40nm BCD技术整合了RRAM模型，应用于智能手机、物联网等高速通信接口。

► 运用传感器SoC制程技术的MEMS工艺：台积电于2011年推出全球首个传感器SoC制程技术，可以将台积电先进的CMOS技术与晶圆堆栈技术融合以制造单片式微电子机械系统（MEMS）。台积电的MEMS平台覆盖0.5μm-90nm节点，最大竞争优势在于可以将CMOS线宽做到业内最小，并将此优势用于发展MEMS制程。该工艺支持的应用包括加速度传感器、微机械陀螺、压力传感器、微流控芯片和生物基因芯片。

► 高电压HV（High Voltage）工艺：HV主要用来生产显示驱动IC，台积电的高电压工艺覆盖0.5μm-28nm节点，可以为显示驱动IC提供更高质量的成像，为电视、智能手机、PC、智能手表等便携式设备提供更低的功耗。

晶圆代工行业具有：1）产品技术难度大，需要大量Know-How经验积累；2）技术迭代速度快，技术领先者可以快速获得大量订单；3）对研发投入和资本开支要求高，需要公司拥有充沛现金流形成良性循环等特点。不难发现，在技术上保持领先地位是最核心、也最难以实现的核心壁垒。技术领先优势可以帮助公司抢占新一代芯片的客户订单，获得高盈利和充沛现金流，支持下一代制程工艺研发，久而久之，积累 Know-How经验，巩固竞争优势。因此我们认为，回顾台积电历史，梳理公司在关键技术节点的抉择，对于理解台积电如何一步步构筑起护城河是至关重要的。

创始人张忠谋是台积电初创和发展时期的灵魂人物，被誉为中国台湾的“半导体教父”。张忠谋1931年出生于浙江宁波，后赴美在麻省理工学院取得了机械工程的学士和硕士学位。进入半导体行业不久后跳槽至Texas Instruments（TI），成为公司第一位华裔员工。张忠谋初入TI就帮助公司成功提升了IBM订单的良率，因此深受赏识，而后公司出资送他到斯坦福大学攻读电机工程博士。张忠谋在TI做至主管全球半导体业务的副总裁，成为公司的第三号人物。在麻省理工学院、斯坦福和TI的学习工作经历，让张忠谋结识了很多半导体业内好友，其中很多人为日后台积电的发展提供了助力。1985年，TI希望向消费电子转型，张忠谋却依旧看好半导体行业的前景。在中国台湾当局多次厚邀之下，张忠谋回台担任工业技术研究院院长，他敏锐地捕捉到晶圆代工模式未来广阔的成长空间，次年开始筹办全球首家专注晶圆制造的半导体企业——台积电。

台积电首创晶圆代工模式，专注于为客户提供半导体制造服务。当时的全球半导体业几乎被Intel、Samsung和TI等IDM厂商把控，中国台湾作为资金并不充裕的后发地区想要实现追赶，在既有的道路上进行技术升级是异常艰难的。“摩尔定律”告诉我们，半导体制造和设计的同步升级将耗费大量资金，且当一条生产线利润刚刚到达最大时就必须对它进行升级。但如果将制造和设计两个环节垂直分离，不仅投入资金将大量减少，而且需求得到平滑，有利于制造商在持续投入下一代产线的同时，持续保持老工艺产线的需求和稼动率。此外，专注于晶圆代工的策略也符合中国台湾自身的资源禀赋特点和比较优势：中国台湾拥有相对廉价的用工成本，但彼时并不具备先进技术，纯粹的晶圆代工模式可以避免与IDM客户形成竞争关系，并可能通过和下游客户的密切合作实现技术的更快研发。

1987年台积电在中国台湾新竹科学园区成立，但是公司的全新商业模式并未被市场熟悉，初创时期订单稀少，处境艰难。1988年，张忠谋看中了Intel退出存储器市场，全力转型处理器的契机，将在TI时认识的旧友，时任Intel CEO的Andrew S·Grove邀请到台积电，对公司开展认证，并争取拿到代工订单。Intel的技术团队对台积电两百多道工艺环节提出改进意见，台积电集中资源，全力配合，最终拿下Intel的认证和订单。这是公司初创期的关键转折点，不仅得到了行业龙头客户的技术背书，也为公司建立起世界级的产线标准。

此后数年间，在个人电脑和智能手机的需求拉动下，半导体行业迎来周期性好行情。同时美国的芯片设计与制造环节分离逐渐成为趋势，台积电陆续成为Qualcomm、Nvidia、Marvell等美国芯片设计公司的代工商。1994年、1997年公司先后在中国台湾与纽约上市，获得资金支持；2000年公司并购同行德基半导体和世大半导体，大幅提升产能，奠定了全球最大晶圆代工企业的地位。

2000年以前，联电和台积电在技术、营收等方面差距并不大，甚至在0.18μm时代，联电还曾领先台积电，两家公司的明显分化出现在0.13μm制程节点。随着组件尺寸不断缩小至深次微米，并进一步迈向纳米等级，组件密度的急剧增加对芯片上金属导线的结构提出了更多层、更复杂的要求，金属导线的线宽也相应地需要缩小。但是线宽的缩小将导致较高的电阻，较窄的导线间距则造成较大的电容，因此影响了讯号的传输速度。在0.25μm节点以下，导线造成的讯号延迟将超过组件的讯号延迟，因此如何降低导线讯号延迟成为半导体从业者积极探索的命题。

当时的业界流行两种解决方案：其一，使用导电性较佳的金属代替铝制导线，通过降低导线电阻改善讯号延迟现象。虽然银的电阻系数最低，但是暂无运用在半导体制程的经验。铜在电阻系数上低于铝约40%，在抗电子迁移和抗热致迁移指标上均优于铝数十倍之多，因此铜被认定为当时最好的解决方案。其二，采用低介电常数的材料（Low-K Dielectrical）代替原有的介电材料二氧化硅，半导体工艺制程对低介电材料提出的特性要求是低介电常数、高绝缘阻抗、高机械强度、高热稳定性、低吸湿性及平坦性佳。在新一代的Cu/Low-K芯片整合过程中，存在诸多技术瓶颈，在经过后段封装的压力、温度影响后，可靠性难以验证。

IBM是业界首先发表Cu/Low-K制程技术的公司，当时IBM希望向台积电和联电销售该技术。台积电经过考察分析，认为IBM的技术尚未成熟，遂婉拒IBM的联合研发邀请，并决定自行研发。竞争对手联电则买来IBM的技术，两家公司用不同的方式竞争铜制程的未来。在蒋尚义、余振华、梁孟松、林本坚等留美海归技术专家一年多时间的攻关下，台积电率先突破Cu/Low-K技术，2001年宣布量产0.13μm。IBM的技术则仅仅停留在实验室阶段，在制造过程中良率过低，难达量产水平。

当时正处于全球互联网泡沫破灭时期，0.13μm为台积电带来了高毛利和高营收，帮助台积电在危机中依然保持盈利。截至2013年下半年，0.13μm客户订单为台积电带来的营收超越联电三倍之多，此后台积电在高端制程技术上的优势愈发明显，联电在高额资本投入和研发难度的压力下，目前已放弃对先进制程的研发。

2009是台积电较为艰难的一年， 金融危机余波仍在。公司内部，CEO蔡力行出于成本管控进行裁员，引起劳资纠纷；新产线良率难以改善。公司外部，Samsung的芯片代工业务在Apple的支持下，逐渐成长；GlobalFoundries背靠阿布扎比主权基金于同年成立，代工行业竞争格局激烈。2009年6月，张忠谋以78岁高龄重返台积电，以帮助公司打破此次危局。

张忠谋看准了未来智能手机的广阔前景，上任伊始便将2010年的资本开支上修了一倍，达到59亿美元，大幅扩建产能，并且决定跳过32nm，集中投资28nm制程节点。在关键技术方案上，区别于Samsung的前闸级，台积电选择了后闸级技术，可以实现较低的漏电流，提高芯片能效。2011年台积电领先业界宣布量产28nm关键制程节点，当年便贡献了1.5亿美元营收，2013年该数据增长至60亿美元。28nm应用广泛，成为台积电最为常青的节点。

Apple考虑到业务竞争关系，有意转单台积电，公司迎来增长机遇。2010年，为了摆脱对Samsung的依赖，Apple开始接触台积电，但出于对台积电产能不足的担忧，和Samsung可能和台积电发生IP纠纷的风险，合作迟迟未能落地。为了抓住这个机遇，台积电先是派出近百人的“One Team”赴美，帮助Apple解决A6芯片的设计问题，后又在竹科12厂开辟Apple专属产线，研发生产20nm A8芯片。最终拿到Apple A8芯片订单。但Samsung作为唯一一家可以量产存储器和处理器，并具有封测厂的公司，在成本和整合度上拥有优势，Apple的A9芯片订单依然由Samsung和台积电对分。

让台积电取代Samsung成为Apple独家代工商的是InFO封装技术。台积电2011年宣布入局封装行业后，先后推出CoWoS和InFO（整合扇出型封装）两种2.5D封装技术，可以让逻辑芯片和DRAM直接连结，减少厚度，腾出宝贵的手机空间给电池或其他零件。台积电的第一代InFO就可以做到低于1mm，减少30%的厚度。Samsung在封装领域经验充足，选择改良原有的PoP（Package on Package）封装技术，但因为不达Apple的厚度要求，错失先机。台积电自2016年起，成为Apple唯一代工商。

为了实现对Intel的反超，早在2014年张忠谋便制定“夜莺计划”，编列400多位研发工程师，以24小时三班轮值不停休的方式，加速10nm制程研发，台积电于2016年如期试产10nm，为之后在7nm+节点的赶超奠定了技术基础。这种研发人员不停休的现象在台积电并非首次，早在公司研发0.25μm的时候，时任研发副总裁蒋尚义就曾表示台积电的研发工程师在攻坚阶段24小时三班轮值。在这种奋进的企业文化指引下，台积电一次次在关键节点实现反超，逐步成长为晶圆代工行业的领军者。

以晶体管密度作为效率衡量指标，Intel的10nm晶体管密度为1.008亿/mm2，与台积电7nm+ FinFET结构的晶体管密度基本持平。2017年前后，台积电、Samsung和Intel纷纷进入该关键节点的研发。在该节点需要做出的技术抉择较多，其中比较重要的两个问题是：是否引入EUV光刻机，以及如何处理高密度下的金属互连层（M0和M1）。Intel选择了比较激进的方式，希望可以在10nm节点引入诸多可以一直沿用至5nm甚至3nm的技术，比如放弃使用EUV，转而结合双重曝光（SADP）和四重曝光（SAQP）的技术提高晶体管密度、引入钴作为部分金属互连层的材料。技术上的大跨越耗费了Intel较多时间，10nm量产时间一再推迟。台积电在10nm和7nm制程中选择了较为稳妥的铜合金作为金属互连层材料，并在7nm+率先商业化运用EUV光刻机，2019年上半年率先量产7nm+，拿下大量订单，实现对Intel的赶超。

► 半导体需求不及预期：半导体行业具有周期性的特征。短期来看，半导体产业目前依旧处于周期底部，下游需求疲软，使台积电面临一定的客户砍单风险。不过随着ChatGPT等新兴应用推出，我们认为半导体周期复苏有望加速。

► 新技术研发不及预期：晶圆代工行业技术门槛高，特别是先进制程研发需要经历前期的技术论证及后期的不断研发实践且后期需要较为强劲的客户需求支持才能实现盈利。2nm制程技术是当前台积电研发的重点之一。2nm制程首次使用基于纳米片（Nanosheet）的栅极全方位场效应的节点晶体管(GAAFET)结构，较3nm需要较大技术突破，如果其研发、试产、量产节奏慢于预期，我们认为或对公司有不利影响。

► 地缘政治风险：美国是台积电重要的半导体设备供应国，中国是公司重要的下游销售地，如果发生地缘政治风险，台积电或将面临不利因素。

[1] 台积首座欧洲厂落脚德勒斯登[N].工商时报, 2023年3月13日。

[2] 台积电2023年3纳米营收贡献4%至6% 升级版进度超前[N].中央社CNA, 2022年11月1日。

[3] 主要指成熟制程除Logic平台以外的工艺，包括RF、Analog、High-Voltage等。

本文摘自：2023年3月22日已经发布的《台积电：全球晶圆代工龙头，飞轮效应显著》

胡炯益  分析员 SAC 执证编号：S0080522080012

李学来  分析员 SAC 执证编号：S0080521030004 SFC CE Ref：BRH417

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彭虎  分析员 SAC 执证编号：S0080521020001 SFC CE Ref：BRE806