為何特斯拉二代FSD要延遲?
特斯拉原本計劃今年9月推出的二代FSD芯片可能要延遲到2022年下半年甚至2023年,搭載二代FSD的CyberTruck也因此一再延遲,這中間主要原因是原本計劃采用的晶圓代工廠由臺積電改為三星,特斯拉為何要這么做?要深入了解其中奧秘,先要了解一下晶圓代工產(chǎn)業(yè)。
2018-2020年全球晶圓代工廠家收入排名(單位:百萬美元)
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)
2019年全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模大約372億美元,2020年萎縮至350億美元,2021年強勁增長,增幅預(yù)計為30%,市場規(guī)模達455億美元,這其中,來自IDM的占比大約90%,來自Fabless的大約占10%,換句話說,自己設(shè)計并制造芯片的占90%,自己設(shè)計委托別人代工廠代工的占10%。也就是說汽車芯片晶圓代工規(guī)模大約45億美元,這是個不大的市場,利潤也不算豐厚,晶圓代工廠沒有積極進取的動力。臺積電在汽車芯片晶圓代工領(lǐng)域市場占有率大約50%;其次是意法半導(dǎo)體,意法半導(dǎo)體是Mobileye除EyeQ5外唯一代工廠家,市場占有率大約24%;再次是Global Foundries,市場占有率估計有15%;再次是三星。這個市場集中度極高。
單看收入規(guī)模不能看出晶圓代工廠的優(yōu)劣,需要看毛利率、營業(yè)利潤率和稅前凈利率。
2021年第三季度全球六大晶圓代工廠收入、毛利率、營業(yè)利潤率和稅前凈利率
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)
Global Foundries長期虧損,剛在美國上市,2021年上半年Global Foundries毛利率剛剛轉(zhuǎn)正。三星的晶圓代工業(yè)務(wù)隸屬系統(tǒng)LSI部門,對外沒有公布過單獨晶圓代工業(yè)務(wù)的任何財務(wù)數(shù)據(jù),晶圓代工是系統(tǒng)LSI部門的主要業(yè)務(wù),但并非全部。除了晶圓代工,三星系統(tǒng)LSI部門也對外出售芯片,如圖像傳感器、供貨給奧迪的座艙SoC等芯片。三星系統(tǒng)LSI部門第3季度的營業(yè)利潤率預(yù)計只有11%,2季度為5%,1季度為負(fù)5%,考慮到系統(tǒng)LSI部門單獨出售芯片的利潤率遠(yuǎn)高于晶圓代工,三星晶圓代工業(yè)務(wù)第3季度的營業(yè)利潤率肯定低于10%,預(yù)計只有8-9%,與中國臺灣三大代工廠相比差距明顯,估計第3季度三星晶圓代工業(yè)務(wù)收入大約45億美元。三星的晶圓代工業(yè)務(wù)大而不強,體質(zhì)很弱,反觀臺積電,營業(yè)利潤率是三星的4倍。
三星系統(tǒng)LSI部門2019-2021年晶圓代工客戶分布
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三星系統(tǒng)LSI部門主要客戶包括三星內(nèi)部的手機芯片和DDI,呈逐年下滑趨勢,2021年占三星晶圓代工收入大約50%,有人會說因為是內(nèi)部客戶所以才導(dǎo)致利潤率偏低,實際不對。三星系統(tǒng)LSI部門2020年營業(yè)利潤率有11%,2021年更多外部客戶加入,營業(yè)利潤率反而下滑了,預(yù)計只有7%。顯然,內(nèi)部客戶貢獻的利潤更多,對外部客戶,三星是在極低價與臺積電競爭,同樣是7納米,三星的價格可能不到臺積電的一半。特斯拉的芯片出貨量跟手機領(lǐng)域動輒上億比可以說微不足道,可以忽略,這就導(dǎo)致特斯拉芯片價格競爭力遠(yuǎn)低于高通之類的廠家。高通和英偉達是三星晶圓代工主要客戶,其他客戶主要是中國的展訊(UNISOC),其他還有中國臺灣(如安霸)和韓國廠家,中國的百度和瑞芯微也有很少量投片,特斯拉占三星晶圓代工業(yè)務(wù)的比例估計不到1%,和展訊千萬級的量比,特斯拉太低了。
三大廠7納米工藝性能對比表
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)
上表中英特爾遙遙領(lǐng)先,奈何英特爾目前不做代工,需要指出英特爾這個7納米就是以前的10納米,改了個名字,因為晶體管密度超過了臺積電和三星的7納米,所以,英特爾也放棄了老實誠懇路線,比自己低那么多的三星都敢稱7納米,自己何必還說10納米,晶體管密度是半導(dǎo)體工藝唯一核心指標(biāo)。臺積電在密度上略勝三星,SRAM尺寸上也占優(yōu)勢,意味著可以塞進更多的SRAM,最小線寬領(lǐng)先三星更多,意味著功耗更低。臺積電完勝三星。
三大廠5納米性能對比
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上表中臺積電完勝三星,與英特爾也相差無幾,無論閘極還是內(nèi)聯(lián)線寬,臺積電都完勝三星,意味著功耗方面,三星差臺積電很多,高通的驍龍888變火龍888一點也不奇怪。
特斯拉選擇三星就無法選擇5納米,因為三星的5納米比7納米提升不多,功耗也偏高,選擇三星只能選7納米,工藝更成熟,至于性能,沒幾個特斯拉用戶真正知曉的。
資料來源:Bain, IC Insights, Gartner
上圖是按工藝的市場占有率分布,在10納米以下,臺積電市場占有率大約85%,這也反證了臺積電的超高性能。
臺積電性能超一流,毛利率高達50%也是情理之中,產(chǎn)能依然緊缺,顯然臺積電根本不缺客戶,特斯拉下單量很低。在臺積電那里,特斯拉只能排隊等待產(chǎn)能。
三星晶圓代工生產(chǎn)線2018-2023年產(chǎn)能,單位:萬片
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三星目前在美國德州奧斯汀有一條生產(chǎn)線,最高只到11納米,特斯拉的一代FSD就在奧斯汀代工,而特斯拉的總部也在2021年搬到了奧斯汀。有地利之便,就在一個城市,溝通起來方便很多。而三星在本月即將動工一條新生產(chǎn)線,預(yù)計2023年投產(chǎn),而特斯拉的FSD二代也因此推遲到2023年底。首先搭載二代FSD的CyberTruck也因此一再延遲。那么有沒可能轉(zhuǎn)到韓國本土代工,F(xiàn)SD還是采用成熟的7納米工藝,三星目前有兩條線可以對應(yīng),一是華城的V1線,二是平澤的V2線。V1線建設(shè)之初主要就是為了滿足高通和英偉達的需求,產(chǎn)能基本上被高通和英偉達包了,V2線在今年8月底才量產(chǎn),應(yīng)該還是高通和英偉達包下了產(chǎn)能,新線要量產(chǎn),應(yīng)該還是比較成熟的產(chǎn)品設(shè)計為主。
那么有沒可能再回臺積電呢,也沒可能。盡管特斯拉的二代FSD是和臺積電十大客戶之一的博通聯(lián)合開發(fā)的,但博通在臺積電也還是小客戶,蘋果占了臺積電大約25%的收入,AMD占大約10%,高通、聯(lián)發(fā)科、英偉達各占臺積電大約6-7%的收入,博通占比應(yīng)該低于5%,話語權(quán)不多。
2020Q1-2021Q3臺積電汽車業(yè)務(wù)收入
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3季度汽車業(yè)務(wù)所占比例仍然為4%,2021年前3季度臺積電汽車業(yè)務(wù)大約為16.2億美元,大幅增長了51%。這是在美國政府一再催促下的結(jié)果。
臺積電收入技術(shù)分布
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臺積電收入技術(shù)分布,7納米占了34%,這中間也包括了高通的座艙芯片SA8155P。
臺積電收入平臺分布
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就臺積電收入平臺分布來看,臺積電主要收入來自智能手機和HPC,HPC就是高性能運算。
三星2021年收入技術(shù)分布(預(yù)測)
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上圖是三星2021年收入技術(shù)分布(預(yù)測),7納米和5納米合計大約15%,遠(yuǎn)低于臺積電的52%。
中芯國際連續(xù)5季度收入技術(shù)分布
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中芯國際連續(xù)5季度收入技術(shù)分布,最多到28納米,且2季度只有14.5%,與三星和臺積電差距很大。
Global Foundries的汽車業(yè)務(wù)主要有三個客戶,分別是NXP、瑞薩和博世。
Global Foundries的主要長期合約
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Global Foundries的主要長期合約情況見上圖,其中客戶3可能是瑞薩,客戶4應(yīng)該是NXP。
Global Foundries汽車領(lǐng)域技術(shù)分布
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Global Foundries當(dāng)初也信誓旦旦地要拿下7納米,奈何多年虧損,加上技術(shù)落后太多, GlobalFoundries已放棄10納米以下,最高做到12納米。
實際不僅對特斯拉,不少高性能運算廠家都面臨著艱難選擇,選擇臺積電,性能固然好,但小客戶估計要等很久,且價格很高,除了蘋果和AMD能得到臺積電的照顧,其他廠家都不行。選擇三星,各方面都好,特別是價格,然而性能就差點。