隨著2022年下半全球半導體市場出現急凍,全球前五大芯片業者銷售額也自第3季開始出現年減。純晶圓代工業者由于自身業務模式特質,再加上并未與最終端用戶需求直接相連,雖不易直接受到終端市場需求不振的沖擊,但全球最大純晶圓代工業者臺積電營收卻于2023年第1季開始,出現自2019年以來的首度年減,并且第2季年減幅度擴大至13.7%。
盡管現今半導體市場正處于不景氣階段,但臺積電仍積極展開在美國亞利桑那州(Arizona)的晶圓廠擴建計劃,以及提出在德國興建新晶圓廠計劃。
調研機構Yole Intelligence分析師表示,臺積電會于日前對旗下子公司TSMC Arizona增資35億美元,和提出在德國興建晶圓廠計劃等的投資,固然有來自美國與歐盟各自芯片法案所帶來的補貼因素,但現今生成式人工智能(Generative AI)熱潮帶起繪圖處理器(GPU)需求的激增,也是重要因素之一。
臺積電亞利桑那州廠總投資金額達400億美元,其中來自美國政府的補貼高達150億美元。目前第1階段4納米制程晶圓廠已進入安裝最先進及精密設備階段,預計會于2025年(原訂2024年底)進入量產,該廠月產能為2萬片12寸晶圓。第2階段3納米制程晶圓廠則是預計會于2026年開始量產,月產能3萬片12寸晶圓。兩期工程完工后,合計亞利桑那州廠月產能會達5萬片晶圓。相較于臺積電目前總產能,該產能僅占總產能5%以下。
雖然臺積電也可以經由擴大在臺灣的晶圓廠規模,來增加該5%產能,但在當前環境下,各地芯片業者都在積極尋求更能夠抵御風險的供應鏈,且各芯片業者所在地的政府單位也在協助推動此一發展。因此,隨著半導體產業朝向更為區域化制造模式演變,在美國當地制造芯片對蘋果(Apple)、NVIDIA和超微(AMD)等臺積電美國客戶而言,非常重要。
至于在德國投資興建晶圓廠方面,雖然臺積電仍在與德國政府就補貼規模進行溝通,但預期該廠會落腳在德國東部德勒斯登(Dresden),預計總建廠成本為100億歐元(約110.8億美元),臺積電希望能夠爭取到德國政府最高50%的建廠補貼。同樣的,臺積電歐洲客戶,尤其是歐洲汽車產業客戶都對該投資計劃高度期待。
除此之外,推動臺積電興建新晶圓廠繼續前進的另一原因則是來自生成式AI的興起。
隨著生成式AI熱潮興起,預計訓練最新生成式AI應用所需神經網絡模型的運算需求,每年會成長100倍以上。這些模型具有數千億個以上的參數,需要動用數千顆GPU,花費數周時間來進行訓練。而基于這些模型的推論應用也需要在GPU上進行運算。這些都大大增加了對當前AI加速器(數據中心GPU)的需求。
然而目前位居市場領導地位的數據中心GPU產品乎都由臺積電制造。如NVIDIA H100采臺積電N4制程,超微MI300基于臺積電N5制程。此外,這2款GPU也都是采用臺積電CoWoS先進封裝技術來達成晶粒間,以及與高帶寬存儲器(HBM)間的互連。這意味著,臺積電正處在蓬勃發展的生成式AI趨勢關鍵路徑上。
雖然在外在經濟與地緣政治因素的影響下,全球包括CPU、GPU、APU與FPGA產品在內的整體處理器市場規模預期會連續2年出現下滑,但單就GPU產品而言,在AI應用推動下,2022~2023年規模仍能維持持平,并且會于2024年恢復成長,于2028年規模達到560億美元。而就長期而言,預估整體處理器市場規模也會以年復合成長率(CAGR)4.7%的幅度成長。
在這種情況下,臺積電繼續在美國和歐盟進行大規模產能擴張,不但能夠使該公司在市場競爭中處于有利位置,也是明智之舉。
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