台积电赴美建厂开启全球化布局第一步，5/3nm 先进产能 去台化 达 30%；本文从万得产业链数据库【Wind Product Chain Database】（以下简称 Wind PDB）看半导体产业纵深，IC 制造上下游环节重要性日益凸显。

　　台积电在美国亚利桑那州设立 5nm 的 12 英寸晶圆厂，编号为 Fab 21 厂，具置在美国亚利桑那州的州府及最大的城市鳳凰城（也叫菲尼克斯，Phoenix），亚利桑那州被誉为 沙漠硅谷 ，是美国芯片生产最密集的州。英特尔与台积电同为客户，也是竞争对手的关系，就在亚利桑那州凤凰城设有最大的研发和制造中心之一，包括 1.1 万雇员和 4 个 Fab 晶圆厂。

　　src=台积电亚利桑那州晶圆新厂在 12 月 6 日办理首批设备入厂典礼，台积电创办人兼实际控股股东的张忠谋、董事长刘德音、总裁魏哲家等全员到齐，美国总统拜登及商务部长雷蒙多等高规格出席。同时出席的包括苹果 CEO 库克、英伟达 CEO 黄仁勋、超威（AMD）董事长苏姿丰、英特尔（Intel）等美国大客户。现场科技大佬云集，美国总统拜登也亲赴新厂参观并发表演说。

　　首批机台设备到厂典礼上，台积电宣布投资额从 120 亿美元提升为 400 亿美元。台积电 Fab 21 第一期将生产 5nm 系列制程（实际提升为改良版 N4，4nm），预期明年第一季会正式进入装机阶段，2024 年量产，2025 年将满载月产能将达 2.5 万片；然后着手兴建 Fab 21 第二期，并导入 3nm 制程，预计 2026 年进入量产，约月产能 2.5 万片。

　　台积电美国厂虽占总产能的 4%，但是 5/3nm 先进产能 去台化 达 30%。

　　2026 年美国 Fab 21 厂的 2 期达产后，合计约年产 60 万片，将有 100 亿美元的年营业额。目前台积电一年的产能（以 12 英寸晶圆为单位计算）约 1356 万片，美国仅占 4% 左右，预期 2026 年台积电的 5/3nm 产能仅在这两地，美国晶圆厂占比达到 30%，一定程度上解决了美国半导体产业链中最薄弱的先进制程芯片制造环节。

　　src=台积电亚利桑那州 5nm（改良版 4nm N4）厂的美国客户包括苹果、超威与英伟达等，都已请求该厂生产更先进的芯片。按当前制程和量产情况，预计苹果、AMD、英伟达、高通、微软、博通等美国客户订单大增。苹果主要用在上一代的 M1 CPU、A15 CPU，高通将可能用在骁龙 895 CPU，AMD 可能用在 Zen4 CPU 等。

　　台积电将先进制程留在本地总部，3nm 已经量产，2nm 在试产中，1nm 已启动。台积电 3nm 将于今年第 4 季量产，明年 3nm 贡献营收比重将约占营收额的 4% 至 6%。2022 年下半年至 2023 年的 3nm 制程自首发客户来自苹果，产品包含 M 系列及 A17 CPU。至于超威、英伟达、联发科、高通、博通等大客户，同样会在 2024 年之后完成 3nm 芯片设计并开始导入量产。

　　至于赴美部分，5nm 预计 2024 年投产，3nm 预计 2026 年投产，台积电做到先进制程的世代区隔。因此，台积电美国厂不可能供货给新一代 iPhone，或许生产上一代 iPad 或 Apple Watch 所需的芯片。苹果新一代 iPhone 将在 2023 年下半年生产，并持续到 2024 年，但新款 iPhone 所采用的 3 奈米芯片，到 2026 年美国厂才会导入生产，到那个时候，台积电台湾厂已推进 2nm 制程。

　　台积电日本熊本厂已经于 2022 年 4 月动工，预计明年 9 月完工，2024 年底前开始量产，目前规划生产 28nm 制程芯片，月产能 5.5 万片。该厂将由台积电、索尼（SONY）及电装（DENSO）合资的 JASM 公司营运，主要看重日本汽车芯片市场。

　　台积电现在正在扩大中国南京的生产基地，据市场消息会在南京扩大 16nm 和 28nm 的生产能力，因为中国的本土芯片公司现在更需要先进的技术，而成熟的技术，由于中芯国际等晶圆厂降低生产成本和产能扩张优势，从而促使台积电提高南京基地的竞争力。

　　src=目前，中国在 IC 设计、IC 封测环节的能力相对靠前。通过 Wind PDB 查询到，在 IC 封测行业以长电科技（600584）、通富微电（002156）、华天科技（002185）3 巨头衔领，进入全球前十的 IC 封测公司排名。IC 封测累计有 16 家相关 A 股和港股上市公司，行业营收规模的增速高达 25%，中国已经成为全球最重要的 IC 封测基地。在 IC 设计行业，以韦尔股份（603501.SH）、兆易创新（603986.SH）为代表的 101 家相关 A 股和港股上市公司，不断冲刺和刷新着众多类型芯片赛道的市场占有率，以华为海思为例，IC 设计环节已经达到 5nm/7nm 先进制程的设计水平。

　　src=但是在 IC 制造的环节，中国与全球领先厂商存在先进制程世代差距，导致中国 IC 设计和 IC 封测在先进制程领域产能扩张受到严重制约，即使下游领域电子产品，中国在全球市场占据优势情况下，仍然需要进口 70% 的集成电路，来满足中国市场对先进制程芯片和特殊领域成熟芯片的庞大需求。

　　IC 制造的上游是半导体设备和材料。目前，中国在半导体上游生产工具环节是比较薄弱的。

　　通过 Wind PDB 查询到，半导体设备企业中美国应用材料和拉姆研究、荷兰阿斯麦等营收将近 300-400 亿美元左右，相比而言，以北方华创（002371）为龙头的中国半导体设备商营收刚接近 10 亿美元左右，相比全球半导体设备巨头仅有 1/40 体量。

　　但是，半导体设备行业累计有 41 家相关 A 股和港股上市公司，该行业营收规模增速达 38%，从半导体产业前景和企业投入来看，是极具增长潜力的行业。同时，在半导体材料领域累计有 21 家相关 A 股和港股上市公司。

　　相比海外，中国在市场规模优势、企业参与创新活跃度上是全球遥遥领先的，通过下游电子产品市场优势带动芯片需求，从而将市场景气度传导到 IC 制造，给上游的半导体设备和材料领域企业带来长周期的市场机遇。

　　src=IC 制造上游的工程师红利、产业聚集、物流成本、水资源、电子电气工程等隐形因素，使中国拥有全产业链的长周期竞争优势。

　　台积电远赴美国设厂，需要将上游半导体设备与材料采用整厂输出，邀建厂与基础工程、硅晶圆、半导体化学品、材料、特殊气体等 40 家厂商一同赴美，才能打造出台积电在美国亚利桑那州 Fab 21 晶圆厂的完整供应链。

　　尤其环球晶作为全球第三大硅晶圆厂，在美国德州谢尔曼市的 12 英寸厂动土，预期可弥补美国本土硅晶圆的供应链缺口，美国本土硅晶圆供应量已跌至 1% 以下，晶圆的供应短缺问题严重。美国芯片法案与州政府的奖励措施，以及美国本土客户的强力支持，成就了环球晶此项重大扩产计划。

　　劳动力资源方面，台积电美国亚利桑那州 Fab 21 厂的美籍员工 1000 名，占一半左右，美籍员工是曾于 2021 年到台积电总部培训了 1 年— 1.5 年后返回的。据公开消息披露，美籍工程师的待遇是台积电本土调过去员工的 1.5 倍— 2 倍左右，跟附近英特尔员工待遇差不多，未来在人员运营成本和技术流失方面存在很多风险。

　　物流成本方面，菲尼克斯天港国际机场位于全美航空、西南航空的枢杻港的枢纽位置，是亚利桑那州最大的空港，是美国第 8 与全球第 26 位繁忙机场。由于加州税收比较高，很多产业都移居亚利桑那州，例如物流仓储和数据中心。

　　产业聚集效应方面，英特尔在亚利桑那州凤凰城设有最大的研发中心之一，英特尔 4 座 22nm/7nm 的芯片厂，让亚利桑那州成为芯片生产最密集的州，依赖英特尔原有产业链基础，加上台积电所带来的的先进制程供应商，一定程度上降低该厂的运营风险。

　　在水资源和电力供应方面，台积电的晶圆厂是耗水耗电大户，总耗电占中国台湾地区电力的 1/10，同样耗水量也非常可观。而亚利桑那州地处沙漠干旱地带，靠有限的地下水和人工渠道引科罗拉多河水。最近几年气候变迁和地球暖化造成旱灾频现，亚利桑那州依赖的科罗拉多河水水量一年比一年少，由于该河由上游 4 州和下游 3 州（亚利桑那，加州和内华达）共同使用，但上游 4 州不满下游用水太多而曾提出法律诉讼。下游 3 州也为分水问题而时有争议，水资源紧张和干旱灾害将制约该地长期的 IC 制造产业。

　　中国电子产品市场的规模优势和周期性变化，带动 IC 制造下游的功能芯片向细分领域深耕。

　　通过 Wind PDB 查询到，下游的 IC 设计中大大小小有 50 多种类型芯片，都需要依赖 IC 制造，最终应用到通信（33%）、计算机（30%）、消费电子（13%）、汽车（12%）和工业（12%）等终端市场领域。IC 制造是周期性行业，通常下游需求变化速度较快，而上游产能扩张则需要建设时间，因此，IC 制造产能供应和下游需求变化不匹配的情况，从而形成了 IC 制造产业的周期。

　　未来，台积电向大客户提供先进的制程优势、供应链安全、本地化产能为主，拓展电动车、IOT 等高增长的成熟制程为辅。

　　作为 IC 制造的全球龙头，台积电的智能手机及高性能计算 ( HPC ) 为公司最主要的两大支柱，合计占 81% 的营收，同时也是近几年的主要成长动能。但智能手机整体出货量，因受经济下行及市场已渐趋饱和影响而成长放缓；另外，台积电汽车业务主要是汽车 MCU 晶圆代工，台积电在汽车 MCU 晶圆代工全球市占率 70% 左右。

　　台积电赴美，未来 5nm 和 3nm 先进制程将优先在美国落地发展，在 AI 科技时代，IC 是未来技术真正核心，美国要保持先进的产业技术优势，已经把 IC 产业从研发、原料、材料、设备皆已掌控，唯一薄弱就是 IC 制造环节，台积电美国厂正好补足美国的唯一薄弱点。

　　台积电 3nm 今年第四季度量产，明年苹果将首发导入 3nm。台积电 1nm 在物理极限上是未知，同时，全球需求已见疲软，未来二、三年半导体产出预期将过剩；次世代制程芯片需要更多的本地化供应链合作，台积电及其供应链将会把制造重心放在美国、中国台湾地区，同时在中国南京和日本熊本等地落地 28nm-16nm 次世代制程晶圆厂。

　　src=中国半导体产业将在美国长期对先进技术遏制和市场合作中度过，中国在电子终端产品的市场规模优势和全产业链要素优势，将带动中国 IC 制造下游的芯片向细分领域深耕，同时引导上游的半导体设备和半导体材料的长期发展。中国的半导体产业将在研发、原料、材料、设备领域逐步完善产业链、然后逐步进入先进制程领域的竞争。

　　尤其中国在电动车、IOT、工业等领域打破当前产业争格局，逐步占据一席之地。将极大促使企业将半导体供应链的安全和成本管理放在首位，加上 28nm 以上成熟制程的 IC 设计门槛不高、人才资源和资本投资加大，以及国内完备的 IC 制造和 IC 封测产业，可以看到企业将积极覆盖上游半导体领域，在未来竞争中优先保持成本优势、供应链安全和效率优势。

　　目前 Wind PDB 已全面覆盖 A 股、港股、核心美股上市公司，后续还将在万得标准产品体系下不断扩充数据关联覆盖范围，为用户的深度行研提供全方位的支持。用户可以在 Wind 金融终端右下角输入 PDB 查阅以上详细内容。

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