(一)公司簡介
1.沿革與背景
台積電(2330.TW,TSM.US)成立於1987年2月21日,是全球第一家也是全球最大的專業積體電路(IC)製造服務公司,公司經營策略為只提供客戶專業積體電路之製造技術服務,而不設計、生產、或銷售自有品牌產品,不與客戶做商品之競爭。
公司首創建置資訊平台—虛擬晶圓廠(Virtual Fab),提供整套服務,客戶也可從晶圓廠、封裝廠、到測試廠整個供應鏈掌握訂單進度。
2.營業項目與產品結構
業務範圍涵蓋IC製造服務及其相關項目,提供包括晶圓製造、光罩製作、晶圓測試與錫鉛凸塊封裝及測試等客戶支援服務。
晶圓代工服務,包括一般邏輯製程技術、非揮發性嵌入式記憶體(Embedded Non-volatile Memory)製程、嵌入式動態隨機存取記憶體(Embedded DRAM)製程、混合訊號/射頻(Mixed Signal/RF)製程、高壓(High Voltage)製程、互補金屬氧化物半導體影像感應器(CMOS Image Sensor)、彩色濾光片(Color Filter)、微機電系統(MEMS)、矽鍺(Silicon Germanium)製程等。
2022年Q4製程比重:5奈米32%、7奈米22%、16奈米12%、28奈米11%、40/45奈米7%、65奈米5%、90奈米2%、0.11/0.13微米3%、0.15/0.18微米5%、0.25微米及以上1%。
2022年Q4技術平台比重:高效能運算42%、智慧型手機38%、物聯網8%、車用電子6%、消費性電子2%、其他4%。

圖片來源:公司網站
(二)產品與競爭條件
1.產品與技術簡介
台積電在技術及產能均居產業領導地位,是全球第一家有能力量產40奈米以下技術的晶圓代工廠,其40奈米規模與良率優於同業,40奈米佔全球8~9成市佔,28/20奈米生產時程至少領先同業三季以上。
先進製程發展上,於2002年,在十二廠完成十二吋支持90奈米(nm)研發試產線;2007年,公司為全球第一家導入45nm量產之晶圓代工廠。至2009年第四季,來自於65nm及其他更先進製程佔營收達39%。2011年10月,完成首件採用20奈米製程技術生產的ARM Cortex-A15處理器設計定案(Tape Out)。
台積電佈局3D IC的矽穿孔(TSV)製程,以CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)製程模式生產,即將邏輯晶片和DRAM放在矽中介層(interposer)上面,然後封裝在基板上,公司要提供全套服務,包括下游封裝測試。整套流程包括,整合晶圓鍵合(Wafer Bonding)、薄晶圓(Wafer Thinning)、晶片基板鍵合(Chip on Substrate)及晶片封測等技術,將各種邏輯和記憶體晶片精準疊合。
2012年下半年起開始20nm製程技術進行試產工作,以平面製程(planar process)為基礎,並採用高介電層/金屬閘(High-k Metal Gate)、第五代創新應變矽(strained silicon)以及超低介電值銅導線等技術。跳過22nm製程,直接導入20nm製程技術,主因於20nm製程技術的閘密度、晶片效能與成本比,較22nm更具成本優勢,台積電的微影技術也跨入下一世代,與Mapper合作無光罩多重電子束微影技術,以及與ASML合作的極紫外光(EUV)微影技術等。
2012年10月,CoWoS測試晶片成功地整合Wide I/O介面將邏輯系統單晶片與動態隨機存取記憶體結合於單一模組,在晶片成品製造完成之前,公司的CoWoSTM技術透過將晶片堆疊於晶圓之上(Chip on Wafer)的封裝技術,提供客戶前端晶圓製造服務,藉由搭配Wide I/O行動動態隨機存取記憶體介面,使這顆整合晶片可提供優化的系統效能,更小的產品外觀尺寸,並且明顯改善晶片之間的傳輸頻寬。此次合作夥伴結合SK Hynix公司提供Wide I/O動態隨機存取記憶體、Cadence公司支援Wide I/O行動動態隨機存取記憶體矽智財、益華(Cadence)公司與明導國際(MentorGraphics)公司提供電子設計自動化工具。
因為嵌入式Flash MCU持續成長,且隨ARM架構Cortex系列處理器發展、行動終端裝置走向輕薄化,公司於2013年量產CoWos模型,以整合TSV與Silicon Interposer,並與晶圓代工業務結合。
2013年4月,ARM與台積電完成首件採用16奈米FinFET製程技術生產的ARM Cortex-A57處理器產品設計定案(tape-out),雙方在6個月內完成從暫存器轉換階層到產品設計定案整個流程。Cortex-A57處理器,可支援行動運算、伺服器等高階產品。16奈米FinFET量產時間提前至2015年。
台積電的28奈米產品線有低耗電(28LP)、高效能(28HP)、高效能低耗電(28HPL)、高效能行動運算(28HPM)、高效能精簡型(HPC)五大製程。
28奈米HKMG製程採用的是後閘極(gate-last)技術,對手提供的則是前閘極(gate-first)技術,後閘極技術能提供更佳的晶片效能。28奈米HKMG製程又可分為HPM、HPC兩種。公司的28奈米HPM製程已獲得約60個客戶的tape-out,相較於同業的LP製程,在耗電相同的情況下,產品速度可提升30%。另外,公司推出28奈米HPC的低價版本,以供應中低階智慧型手機客戶。
台積電的16/20奈米有90%的機台設備均相容,故16奈米FinFET製程的良率改善速度快,其良率已近20奈米製程。此外,16nm FinFET製程區分為「16nm FinFET(CLN16FF)」及其改良版「16nm FinFET+(CLN16FF+)」兩種,已取得20個以上的設計定案(tape-out),產品包括基頻、AP應用處理器、網通、繪圖晶片、CPU、伺服器等,整合型扇出型封裝(InFO)及16奈米FFC製程產品於2016年Q2推出。
2016年公司宣布已於Q1完成首顆7奈米製程生產靜態存取記憶體(SRAM)的產出。5奈米製程規劃將極紫外光(EUV)設備導入製程,並於2019年上半年進行風險性試產。
2016年初,公司宣布與ARM Holdings合作7奈米製程。
2016年5月,公司成功試產10奈米FinFET(鰭式場效電晶體)製程生產的多核心64位元ARM架構處理器測試晶片。
3奈米將採取FINFET(鰭式場效電晶體)製程。
2.重要原物料及相關供應商
IC製造從矽晶圓開始,經過一連串製程步驟,包括光學顯影、快速高溫製程、化學氣相沉積、離子植入、蝕刻、化學機械研磨等製程,需要原物料包括矽晶片、製程用化學原料、光阻、氣體,以及研磨液、研磨墊與鑽石碟等。
主要原料 |
供應商 |
矽晶圓 |
FST、GlobalWafers、SEH、Siltronic、SK siltron、SUMCO |
製程用化學原料 |
Air Liquide、BASF、DuPont、Entegris、Fujifilm Electronic Materials、Kanto PPC、Kuang Ming、Merck、RASA、Shiny、Tokuyama、Wah Lee |
黃光製程材料 |
3M、Fujifilm Electronic Materials、JSR、Nissan、Shin-Etsu Chemical、Sumitomo Chemical、T.O.K. |
氣體 |
Air Liquide、Air Products、Central Glass、Entegris、Linde LienHwa、Praxair、SK Materials、Taiwan Material Technology、Taiyo Nippon Sanso |
研磨液、研磨墊、鑽石碟 |
3M、AGC、Cabot Microelectronics、DuPont、Fujibo、Fujifilm Electronic Materials、Fujimi |
3.產能狀況與生產能力
公司在台灣擁有4座十二吋晶圓廠、4座八吋晶圓廠、1座六吋晶圓廠,海外子公司包含台積電(南京)之十二吋晶圓廠、WaferTech美國子公司之八吋晶圓廠、台積電(中國)之八吋晶圓廠。2021年公司與子公司年產能超過1,300萬片十二吋晶圓約當量。
2020年5月公司宣布將斥資120億美元到美國亞利桑那州設廠,新廠主要生產5奈米製程技術半導體晶片,月產能規劃為20,000片,2021年動工,2024年量產。第二期工程預計2026年量產3奈米製程。
2021年11月公司與Sony Semiconductor Solutions Corporation共同宣布,雙方將合作在日本熊本縣興建一座晶圓廠「Japan Advanced Semiconductor Manufacturing(JASM)」,其中Sony Semiconductor Solutions將出資約5億美元、取得JASM不到20%的股權。而2022年2月DENSO投資3.5億美元取得JASM超過10%的股權。JASM熊本廠資本支出由原先70億美金提高到86億美元,月產能由原先4.5萬片12吋晶圓提高到5.5萬片,提供22/28奈米製程及12/16奈米鰭式場效製程,於2022年4月開始興建,預計2024年4月投產。
2021年11月公司決議將在高雄設廠,設立生產7奈米及28奈米製程的晶圓廠,2022年10月宣布調整產能規劃,優先切入28奈米,預計2022年開始興建,2024年量產。
尺寸 |
廠房 |
生產據點 |
十二吋超大晶圓廠 |
Fab 12A |
竹科 |
Fab 12B |
竹科 |
Fab 14 |
南科 |
Fab 15 |
中科 |
Fab 16 |
江蘇省南京 |
Fab 18 |
南科 |
Fab 20 |
竹科 |
Fab 21 |
美國亞利桑那州 |
Fab 22 |
高雄 |
Fab 23 |
日本熊本 |
八吋晶圓廠 |
Fab 3 |
竹科 |
Fab 5 |
竹科 |
Fab 6 |
南科 |
Fab 8 |
竹科 |
Fab 10 |
上海市松江區 |
Fab 11 |
美國華盛頓州 |
六吋晶圓廠 |
Fab 2 |
竹科 |
後段封測廠 |
先進封測一廠 |
竹科 |
先進封測二廠 |
南科 |
先進封測三廠 |
桃園市龍潭區 |
先進封測五廠 |
中科 |
資本支出
2023年資本支出預估約320~360億美元。
(三)市場需求與銷售競爭
1.產業結構與供需
上、下游關係
IC產業鏈由上而下為設計、製造、封裝及測試,提供晶圓製造服務包括整合元件廠(IDM)及專業晶圓代工(Foundry),其中IDM業務涵蓋IC設計、製造、封裝和測試整個流程;Foundry如台積電,僅從事IC製造之專業分工。
市場規模
根據Gartner統計數據,2021年全球晶圓代工廠營收規模達970億美元。
2.銷售狀況
公司主要服務客群為無晶圓廠設計公司、整合元件製造廠,客戶包含AMD、Broadcom、Intel、聯發科、NVIDIA、NXP Semiconductors、OmniVision Technology、Qualcomm、Renesas Electronics等。
3.國內外競爭廠商
晶圓代工業務競爭對手包含聯電、世界、力積電、中芯國際、華虹半導體、SAMSUNG ELEC、GlobalFoundries、Tower Semiconductor、Dongbu HiTek等。
(四)財務相關
1.主要轉投資事業
(1)晶圓代工方面,包括持股38%世界先進與SSMC,SSMC是NXP和台積電在新加坡合資的8吋晶圓廠,台積電持股40%,NXP為60%。還有轉投資美國子公司-WaferTech。
2014年4月11日,公司以每股42.55元出售世界8200萬股,約5%股權,總金額為34.9億元,持股比例降至33%
(2)創意:提供IP設計服務,持股35%。
(3)采鈺:提供CMOS影像感測晶片測試業務,並於2007年跨入LED矽基封裝。2015年8月董事會通過以不超過39億元額度,取得CMOS影像感測器廠豪威(OmniVision)在台投資公司、雙方合資公司采鈺(VisEra)股權,持股比重提升至98.2%。
(4)精材:提供晶圓級晶片尺寸封裝技術(WLCSP)封裝。持股比重77%。
(5)普瑞光電(BridgeLux):為美國LED磊晶大廠,於2008年投資。
(6)茂迪:2009年12月,台積電與茂迪簽署認股結盟合約,正式入股太陽能電池大廠茂迪,以認購茂迪公司私募發行之普通股新股共7,532萬股,認購之總金額約62億元(約美金1.93億元),掌握茂迪二成持股成為該公司最大股東。
(7)Stion:2010年6月,宣佈旗下VentureTech Alliance公司投資美商Stion公司5000萬美元(折合新台幣約16億元),並持有該公司約21%的股份,取得薄膜CIGS製程技術,雙方並在技術授權、生產供應以及合作開發方面簽訂協議。
(8)太陽能方面:2009年12月,入股結晶矽太陽能電池茂迪,成為最大股東;2010年6月,入股薄膜太陽能電池廠Stion,取得CIGS(銅銦鉀硒)製程技術,Stion授權並移轉其CIGS薄膜製程給台積電,同時公司提供太陽能電池模組給Stion。
在太陽能領域,公司同時發展結晶矽與薄膜太陽能電池。
2016年,公司退出茂迪董事會,料將逐步結束節能相關投資布局。
(9)2011年4月,將太陽能事業獨立分割為新公司-台積太陽能股份有限公司,基準日為8/1。
2015年8月,公司宣布旗下持股100%的台積太陽能,因業務發展已不具長期經濟效益,於8月底結束工廠營運。
(10)2008年投資美國LED磊晶大廠普瑞光電(BridgeLux),BridgeLux開發出氮化鎵上矽(GaN-On-Silicon)之LED技術,達每瓦135流明,為矽基板LED業界第一家具商品化等級效能的廠商。
(11)2011年4月,將LED事業獨立分割為新公司-台積固態照明股份有限公司,基準日為2011/8/1。
2014年台積電決定將台積固態照明的94%持股售予晶電。
(12)2015年8月董事會通過收購台灣豪威控股公司100%股權。