随着2022年下半全球半导体市场出现急冻,全球前五大芯片业者销售额也自第3季开始出现年减。纯晶圆代工业者由于自身业务模式特质,再加上并未与最终端用户需求直接相连,虽不易直接受到终端市场需求不振的冲击,但全球最大纯晶圆代工业者台积电营收却于2023年第1季开始,出现自2019年以来的首度年减,并且第2季年减幅度扩大至13.7%。
尽管现今半导体市场正处于不景气阶段,但台积电仍积极展开在美国亚利桑那州(Arizona)的晶圆厂扩建计划,以及提出在德国兴建新晶圆厂计划。
调研机构Yole Intelligence分析师表示,台积电会于日前对旗下子公司TSMC Arizona增资35亿美元,和提出在德国兴建晶圆厂计划等的投资,固然有来自美国与欧盟各自芯片法案所带来的补贴因素,但现今生成式人工智能(Generative AI)热潮带起绘图处理器(GPU)需求的激增,也是重要因素之一。
台积电亚利桑那州厂总投资金额达400亿美元,其中来自美国政府的补贴高达150亿美元。目前第1阶段4纳米制程晶圆厂已进入安装最先进及精密设备阶段,预计会于2025年(原订2024年底)进入量产,该厂月产能为2万片12寸晶圆。第2阶段3纳米制程晶圆厂则是预计会于2026年开始量产,月产能3万片12寸晶圆。两期工程完工后,合计亚利桑那州厂月产能会达5万片晶圆。相较于台积电目前总产能,该产能仅占总产能5%以下。
虽然台积电也可以经由扩大在台湾的晶圆厂规模,来增加该5%产能,但在当前环境下,各地芯片业者都在积极寻求更能够抵御风险的供应链,且各芯片业者所在地的政府单位也在协助推动此一发展。因此,随着半导体产业朝向更为区域化制造模式演变,在美国当地制造芯片对苹果(Apple)、NVIDIA和超微(AMD)等台积电美国客户而言,非常重要。
至于在德国投资兴建晶圆厂方面,虽然台积电仍在与德国政府就补贴规模进行沟通,但预期该厂会落脚在德国东部德勒斯登(Dresden),预计总建厂成本为100亿欧元(约110.8亿美元),台积电希望能够争取到德国政府最高50%的建厂补贴。同样的,台积电欧洲客户,尤其是欧洲汽车产业客户都对该投资计划高度期待。
除此之外,推动台积电兴建新晶圆厂继续前进的另一原因则是来自生成式AI的兴起。
随着生成式AI热潮兴起,预计训练最新生成式AI应用所需神经网络模型的运算需求,每年会成长100倍以上。这些模型具有数千亿个以上的参数,需要动用数千颗GPU,花费数周时间来进行训练。而基于这些模型的推论应用也需要在GPU上进行运算。这些都大大增加了对当前AI加速器(数据中心GPU)的需求。
然而目前位居市场领导地位的数据中心GPU产品乎都由台积电制造。如NVIDIA H100采台积电N4制程,超微MI300基于台积电N5制程。此外,这2款GPU也都是采用台积电CoWoS先进封装技术来达成晶粒间,以及与高带宽存储器(HBM)间的互连。这意味着,台积电正处在蓬勃发展的生成式AI趋势关键路径上。
虽然在外在经济与地缘政治因素的影响下,全球包括CPU、GPU、APU与FPGA产品在内的整体处理器市场规模预期会连续2年出现下滑,但单就GPU产品而言,在AI应用推动下,2022~2023年规模仍能维持持平,并且会于2024年恢复成长,于2028年规模达到560亿美元。而就长期而言,预估整体处理器市场规模也会以年复合成长率(CAGR)4.7%的幅度成长。
在这种情况下,台积电继续在美国和欧盟进行大规模产能扩张,不但能够使该公司在市场竞争中处于有利位置,也是明智之举。
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