如何看全球 AI 引擎2025

本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告1相關研究代工稀缺性凸顯-2025/01/17/16領航全球芯紀元，四十年鑄就晶圓代工龍頭。臺積電是全球首家的集成電路晶圓代工廠，也是目前最大的晶圓代工公司，其主要業(yè)務包括晶圓制造、封裝、測試和技術服務。臺積電市場份額穩(wěn)定在60%左右，以先進的制造技術和持續(xù)的創(chuàng)新能力聞名于國際市場，穩(wěn)居行業(yè)第一。公司現(xiàn)無實際控制人，花旗銀行作為公司第一大股東，托管臺積電美股投資者的股份共計20.50%。隨著人工智能和高性能運算需求的增長，2024年臺積電營收和凈利穩(wěn)步提升，重回高增長。2024前三季度公司實現(xiàn)營收640億美元，同比增長31.9%；歸母凈利潤為252億美元，同比增長33%；2024年11月，臺積電單月營收85億先進代工與先進封裝雙輪驅動，AI引領半導體進入新紀元。全球晶圓代工市場規(guī)模高速增長，TechInsights預計2023-2028年均復合增長率將達到12.24%，近幾年來中國年復合增長率超過全球年復合增長率，擁有較大發(fā)展?jié)摿?。全球晶圓代工頭部集中特點明顯，2024Q3全球前五家晶圓代工廠總市場份額占比高達92%，其中臺積電以64%占據(jù)首位，TrendForce預計2025年臺積電市占率將達到66%。制程工藝持續(xù)演進，行業(yè)巨頭競爭激烈，有望在2025年邁入2nm制程。同時，隨著摩爾定律放緩，制程微縮面臨巨大挑戰(zhàn)，先進封裝技術成為2nm制程競爭的關鍵。AI服務器和高性能計算（HPC）需求強勁，推動晶圓代工行業(yè)的先進制程技術、封裝技術的升級迭代。臺積電先進制程與先進封裝持續(xù)突破創(chuàng)新，全球范圍積極擴廠。臺積電作為行業(yè)龍頭，領先行業(yè)先進制程和先進封裝技術水平，有望在2025年率先突破2nm制程工藝，相比N3E，N2的密度提高15%，在相同功耗下，性能提升10%到15%；而在相同速度下，功耗降低25%到30%，實現(xiàn)突破性進展。3DFabric封裝技術持續(xù)演進，臺積電預計2025至2026年可支持5.5倍光罩尺寸，CoWoS和SoIC結合實現(xiàn)異質整合。同時，臺積電正全球范圍內大規(guī)模建廠，據(jù)臺媒《經濟日報》報道稱，2025年包含在建與新建廠案，臺積電海內外建廠總數(shù)將達10個。投資建議：臺積電作為全球晶圓代工行業(yè)的龍頭公司，穩(wěn)居半導體行業(yè)首位，在高研發(fā)投入與長期技術領先優(yōu)勢的雙重作用下，公司有望在3nm制程工藝繼續(xù)領跑，2nm持續(xù)領先，在先進制程業(yè)務帶來持續(xù)成長動力的同時，公司的其他業(yè)務板塊如先進封裝也在高速增長。展望未來，公司業(yè)績有望持續(xù)提升，建議積風險提示：地緣政治與市場的風險；行業(yè)競爭格局變化的風險；產品研發(fā)進度放緩的風險；下游需求恢復不及預期的風險。重點公司盈利預測、估值與評級2025E2025EEPS（美元）2027E2027E2025E2025EPE（倍）2027E2027E2026E2026E2026E一致預期；臺積電財年對應自然年）行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告21領航全球芯紀元，四十年鑄就晶圓代工龍頭 31.1臺積電：從新竹邁向世界的半導體代工龍頭 31.2無實際控制人的半導體代工領軍者 41.3AI引領增長，24Q3營收創(chuàng)歷史新高 62先進制造與先進封裝并舉，AI引領產業(yè)新紀元 2.1IC制造為產業(yè)鏈核心，代工模式成為主流 2.2晶圓代工市場規(guī)模高速增長，頭部集中特點明顯 2.3制程工藝逼近物理極限，2nm制程工藝競爭激烈 2.4先進封裝技術是2nm制程競爭的關鍵 3臺積電引領產業(yè)發(fā)展，全球范圍積極擴廠 3.1臺積電領先行業(yè)發(fā)展，有望率先進入2nm時代 3.2先進封裝持續(xù)演進滿足AI需求 3.3臺積電正全球范圍內大規(guī)模建廠 214投資建議 235風險提示 25插圖目錄 26表格目錄 26行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告31領航全球芯紀元，四十年鑄就晶圓代工龍頭臺積電是全球首家集成電路晶圓代工廠，也是目前市場份額最大的半導體晶圓制造公司，其主要業(yè)務包括晶圓制造、封裝、測試和技術服務。臺積電以先進的制造技術和持續(xù)的創(chuàng)新能力聞名于國際市場，為眾多IC設計公司提供先進工藝服務。根據(jù)Counterpoint公布的數(shù)據(jù)，2024年第三季度臺積電市場份額為64%，遠超排名第二的三星（12%在半導體產業(yè)發(fā)展中扮演重要角色。2023年，臺積電為528家客戶提供服務，生產了1萬余種產品，覆蓋高效能運算、智能手機、物聯(lián)網、車用電子與消費性電子產品等終端市場的各種應用。圖1：臺積電五大平臺資料來源：臺積電官網，民生證券研究院整理臺積電深耕集成電路晶圓代工領域已近40年，不斷追求技術上的創(chuàng)新與突破。臺積電成立于1987年，當時任美國通用儀器首席運營官的張忠謀受中國臺灣邀請，回中國臺灣省擔任工業(yè)技術研究院院長。張忠謀帶領工研院與荷蘭飛利浦、中國臺灣省等各方面合作投資籌組成立全新的一家半導體晶圓制造廠——臺灣積體電路制造股份有限公司，由張忠謀出任首任臺積電董事長。創(chuàng)立臺積電的初衷是通過建立專業(yè)的晶圓代工廠，推動中國臺灣地區(qū)半導體產業(yè)的發(fā)展，從而改變中國臺灣在半導體領域的弱勢地位。1994年，臺積電在中國臺灣證券交易所上市，股票代碼為2330.TW。1997年，臺積電在紐約證券交易所上市，股票代碼為TSM。1999年，臺積電推出了0.18微米制程工藝，這是當時全球最先進的半導體制造技術之一。2011年，臺積電率先宣布進入28納米制程時代。2015年，臺積電成為全球首家量產16納米FinFET技術的公司，在高性能計算和移動設備市場繼續(xù)保持領先地位。2016年，臺積電率先推出10納米制程工藝。2018年，臺積電實現(xiàn)7納米制程工藝量產，成為全球市場份額最大的芯片制造商。2020年，臺積電成為全球首家量產5納米制程工藝的公司。2021年，臺積電發(fā)布第5代CoWoS技術，芯片性能大幅提升。2022年，臺積電領先業(yè)界成功量產3納米制程工藝。2023年，臺積電N3E投入量產，進一步改善能耗。2024年，臺積電在美國亞利桑那州、日本熊本縣以及德國分別投入建設Fab，持續(xù)擴產。同時，臺積電預計于行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告42025年第四季度實現(xiàn)2納米制程芯片的量產，這將會是芯片史上的又一次技術革圖2：公司發(fā)展歷程資料來源：臺積電官網，民生證券研究院整理臺積電提供全面的集成電路制造服務，包括領先的先進制程技術、特殊制程技術、先進光罩技術、TSMC3DFabric?先進封裝與硅堆疊技術服務、優(yōu)異的量產能力與品質，以及完備的設計生態(tài)系統(tǒng)。作為全球最大的晶圓代工廠，臺積電不斷研發(fā)和推出更先進的半導體制造工藝節(jié)點，持續(xù)生產性能更高、功耗更低的芯片，其產品被廣泛應用于高性能計算、移動設備、人工智能、汽車電子等領域。除了標準的CMOS工藝，臺積電還提供各種特殊技術服務，包括MEMS（微機電系統(tǒng)）、RF（射頻）和高壓工藝等，滿足物聯(lián)網（IoT）、5G通信、汽車電子等不同應用領域的需求。臺積電還提供芯片封裝和測試服務來提高芯片性能和功能密度，例如先進的2.5D和3D封裝技術，以滿足客戶對高性能和小尺寸芯片的需求。公司重視研發(fā)投入，持續(xù)創(chuàng)新，不斷提升制造工藝和技術能力，在全球各地設有研發(fā)中心，致力于開發(fā)下一代半導體技術。臺積電憑借其先進的技術和卓越的制造能力，成為全球半導體產業(yè)的重要推動力量。在臺積電2023年報中公布的主要股東里，排名第一的為美國花旗托管臺積電存托憑證專戶，持股比例為20.50%。其次為中國臺灣“行政院國家發(fā)展基金管理會”，持股比例為6.38%；花旗中國臺灣商業(yè)銀行受托保管新加坡政府投資專戶，比例為3.15%；花旗中國臺灣商業(yè)銀行受托保管挪威中央銀行投資專戶，持股比例為1.70%；新制勞工退休基金，持股比例為1.31%；摩根大通銀行臺北分行，代管先鋒集團旗下的先鋒星系列基金中的先鋒總國際股票指數(shù)基金，持股比例為行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告51.26%；摩根大通銀行臺北分行，代管先鋒集團旗下的先鋒國際股票指數(shù)基金系列中的先鋒新興市場股票指數(shù)基金，持股比例為1.11%；元大寶來中國臺灣前50大ETF，持股比例為0.94%；渣打托管ishares新興市場ETF，持股為0.86%；剩下0.65%為富邦人壽保險股份有限公司董事長HowardLin持有。盡管持股比例排名第一，花旗銀行并不是臺積電的大股東，而是負責臺積電在美國紐約證券交易所發(fā)行的存托憑證（ADR）的交易和結算。根據(jù)美國證券法律規(guī)定，美國以外注冊的企業(yè)只能通過ADR方式進入美國資本市場，花旗銀行作為存券銀行，負責ADR的注冊、過戶、保管和清算，并向持有者派發(fā)美元紅利或利息，代理行使投票權等股東權利?；ㄆ煦y行托管了來自臺積電美股投資者的股份，這些投資者來自世界各地，持股非常分散，總計持有臺積電20.50%的股份。因此，花旗銀行實際上不會對臺積電的生產經營產生影響。圖3：公司股東股份占比臺積電董事會由十名杰出成員組成，他們在各自領域擁有豐富的經驗。臺積電的董事會成員通過嚴格的選拔流程進行提名，因此董事會成員必須拿出績效，確保股東權益，才能得到投資人的支持。董事會成員擁有行業(yè)、學術界和法律領域的技能、經驗和背景，分別來自中國臺灣、歐洲和美國的世界級企業(yè)，具備豐富的管理經驗，其中獨立董事7位，占比70%。行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告6表1：公司股東會介紹董事創(chuàng)意電子公司董事長，世界先進集體電路公司副董事長英國皇家工程院院士，曾任英國電信執(zhí)行委員會的首席執(zhí)行官和主席以及以及英基金會副總裁；他還曾擔任日本索尼公司的董事、荷蘭恩智浦半導體公司（美國國家工程院、美國藝術與科學院、英國皇家工程院的成員。她曾擔任白學、技術、工程和數(shù)學項目（STEM）的負責人，以及總統(tǒng)出口委科學公司、美國運通公司、瑞士雀巢公司和美國埃克森美孚公司的董現(xiàn)美國國家發(fā)明家學院院士，麻省理工學院名譽校長，曾任麻省理工學院曾任中華經濟研究院研究員、中國臺灣國立政治大學教授資料來源：臺積電官網，民生證券研究院整理營收凈利穩(wěn)步提升，24Q3營收創(chuàng)歷史新高，重回高增長。2019-2023年，公司營收整體呈現(xiàn)上升趨勢，從358億美元增長至706億美元，期間CAGR達18.5%。公司凈利潤呈上升趨勢，由2019年的118億美元大幅增長至2023年的278億美元，期間CAGR為23.8%。盡管2023年受全球宏觀經濟狀況疲軟以及高通脹和高利率加劇的影響，全球半導體庫存調整周期延長，導致臺積電的營收和利潤下滑，但隨著人工智能和高性能運算需求的增長，2024年臺積電營收和凈利穩(wěn)步提升，重回高增長。2024年前三季度營業(yè)收入為640億美元，同比增長31.9%；歸母凈利潤為252億美元，同比增長33%。2024年10月，臺積電單月營收98億美元，同比增長29%，環(huán)比增長創(chuàng)年度新高，達到25%。根據(jù)臺積電2024年10月17日在官網披露的第三季度會議紀要顯示，由于AI相關數(shù)據(jù)中心需求強勁，AI算力需求蓬勃增長，臺積電預計2024年AI應用處理器收入將超三倍增長，本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告7達到總收入占比中十位數(shù)（Midteen）。同時，臺積電預計，2024年半導體行業(yè)（不含存儲）增速約10%，全年公司收入將增長近30%（以美元計算）。圖4：2019-2024Q1-Q3公司營收（億美元）及增速0營業(yè)收入（億美元）YOY圖5：2019-2024Q1-Q3公司凈利潤（億美元）及增速凈利潤（億美元）0分應用領域看，各應用領域產品在收入中的占比相對穩(wěn)定，高效能運算占比持續(xù)增長。臺積電主要收入來源為智能手機和高效能運算，2019年以來占比穩(wěn)定在79%以上。從臺積電2024年第三季度按平臺分類的收入分布情況來看，高效能運算（HPC）平臺貢獻最大，占總收入的51%，從2019年到2024年第三季度，該部分的收入占比持續(xù)上升，從30%持續(xù)增長至51%。智能手機（Smartphone）平臺貢獻第二，占總收入的34%、物聯(lián)網（IoT）和車用電子（Automotive）各占總收入的7%和5%、消費性電子（DCE）和其他（Others）共占總收入的3%。從季度環(huán)比增長率來看，物聯(lián)網（IoT）增長最快，季度增長率為35%；高效能運算（HPC）平臺季度增長率為11%、智能手機平臺季度增長率為16%、汽車平臺季度增長率為6%、其他平臺季度增長率為8%，而數(shù)字消費電子（DCE）平臺季度增長率下降19%。圖6：2019-2023公司營收占比（按平臺分）智能手機物聯(lián)網智能手機物聯(lián)網20192020202120222023資料來源：臺積電官網，民生證券研究院圖7：2024年第三季度公司營收占比（按平臺分）高效能運算高效能運算智能手機物聯(lián)網車用電子消費性電子其他34%7%5%l-1%2%51%資料來源：臺積電官網，民生證券研究院從制程來看，先進制程貢獻主要收入，3nm制程芯片交付進一步擴大先進制程占比。臺積電不斷研發(fā)和推出更先進的半導體制造工藝節(jié)點，性能更高、功耗更本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告8低的芯片在收入中占比不斷攀升。自2020年臺積電推出5nm制程工藝，該制程營收占比逐年上升，從2020年的8%增長至2023年的33%，成為目前臺積電收入占比最大的制程工藝。隨著2023年臺積電量產3nm制程工藝，該制程在收入占比中迅速增長，從臺積電2024年第三季度披露的不同制程工藝技術對總收入的貢獻比例來看，3nm制程收入貢獻僅次于5nm制程（32%占總收入的20%，已經超越占比17%的7nm；16nm和28nm各占8%和7%、40/45nm占4%、65nm占4%、0.15/0.18um占4%、0.11/0.13um占2%、90nm和0.25um及以上各占1%。圖8：2019-2023公司營收占比（按制程分）10nm40/45nm0.15/0.18μm5nm20nm10nm40/45nm0.15/0.18μm5nm20nm90nm7nm28nm0.11/0.13μm≥0.25μm20192020202120222023資料來源：臺積電官網，民生證券研究院圖9：2024年第三季度公司營收占比（按制程分）20%8%17%4%4%4%32% 2%\1%7%資料來源：臺積電官網，民生證券研究院分地區(qū)看，美國主營業(yè)務收入居首位且增長趨勢顯著，中國大陸業(yè)務自2021年再度回升。2023年，中國臺灣、中國大陸和美國在臺積電主營業(yè)務收入中的占比分別為6.96%，12.41%和65.23%，是臺積電業(yè)務最大的三個市場。其中美國區(qū)域占比從2019年到2023年復合年增長率達22.3%。此外，臺積電蓋廠全球多點開花，繼日本熊本一廠于2024年2月開幕后，臺積電設在德國的歐洲首座工廠于2024年8月開始動工，預計2027年底前開始營運。未來歐洲市場和日本市場規(guī)模或將進一步提升。圖10：2019-2023公司營收占比（按照地區(qū)分）0圖11：2024公司FAB分布地區(qū)（含規(guī)劃中）2222221德國（建設1資料來源：臺積電官網，銳芯聞，民生證券研究院本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告9臺積電在毛利率和凈利率方面一直維持較高的水平。2019年-2023年銷售毛54.36%。2024年第三季度公司銷售毛利率達到54.89%，維持較高水平。2019年-2023年銷售凈利率分別為33.09%、38.16%、37.35%、43.88%、39.37%，2024年第三季度公司銷售凈利率達到39.39%，盈利水平穩(wěn)居高位。公司各費用率波動較穩(wěn)定，銷售費用率和管理費用率維持低位。2019年-2023年間，公司的研發(fā)費用率在7%-9%區(qū)間波動，呈現(xiàn)先降后增趨勢。管理費用率穩(wěn)中微增，而銷售費用率一直保持低位且波動幅度較小。2023年公司的研發(fā)、管理、銷售費用率分別為8.4%、2.8%、0.5%，維持前幾年的費用水平，波動較小。圖12：2019-2024Q1-Q3公司銷售毛利率/凈利率情況資料來源：臺積電官網，iFinD，民生證券研究院圖13：2019-2023公司各費用率情況201920202021202220238%6%4%2%0%20192020202120222023資料來源：臺積電官網，iFinD，民生證券研究院公司致力于打造一站式配套服務，研發(fā)投入總體保持較高水平。2019年-2023年間，公司在研發(fā)上的投入分別為31億美元、39億美元、45億美元、53億美元和2023年的60億美元；其中23年研發(fā)費用占總營收的8.4%。近年來臺積電持續(xù)加大研發(fā)投入推進產品及技術迭代步伐，未來對研發(fā)費用的投入將繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)中有增的態(tài)勢。2023年公司共有36807名研發(fā)人員，占公司員工總數(shù)48.13%。在專利授權方面，2023年臺積電提交1956件發(fā)明專利申請，創(chuàng)歷史新高，同比增加28%。根據(jù)臺積電2023年報公布，臺積電目前部署了288種不同工藝技術，為528家客戶生產了11,895種產品。受未來增長前景積極預期的影響，臺積電將繼續(xù)維持高水平的資本支出。隨著強勁的結構性AI相關需求持續(xù)存在，臺積電將繼續(xù)投資以支持客戶的增長。臺積電預計2024年的資本支出將略高于300億美元，其70%至80%的資本預算將分配給先進制程工藝技術，10%到20%將用于特殊制程技術，約10%將用于先進封裝、測試、掩模制造等。本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告10圖14：2019-2023公司研發(fā)費用（億美元）及占比研發(fā)費用(億美元）研發(fā)費用占總營收(%)020192020202120222023圖15：2019-2023公司研發(fā)人員（千人）及占比020192020202120222023行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告112先進制造與先進封裝并舉，AI引領產業(yè)新紀元晶圓代工模式明確集成電路產業(yè)鏈分工，推動上下游協(xié)同，滿足各領域應用需求。集成電路產業(yè)鏈上游包括芯片設計工具（半導體IP、EDA）、半導體材料和半導體設備，中游為集成電路設計、制造、封測等環(huán)節(jié)，下游應用于消費電子、汽車電子、計算機、網絡通信等多個領域。晶圓代工模式已成為集成電路制造的主流方式，逐漸取代了傳統(tǒng)的IDM模式，使得集成電路產業(yè)鏈分工更加明確。集成電路制造作為產業(yè)鏈的中間環(huán)節(jié)，承擔上游半導體設備與材料市場，并協(xié)同產業(yè)鏈前端設計和后端封測，進而促進全行業(yè)產能釋放并滿足下游終端應用場景需求。圖16：集成電路產業(yè)鏈資料來源：中商情報網，民生證券研究院整理晶圓代工市場快速擴張，2023年經歷短暫低谷，未來展現(xiàn)較大發(fā)展?jié)摿?。根?jù)TechInsights統(tǒng)計，2018-2022年全球晶圓代工市場規(guī)模從736.05億美元增長至1421.35億美元，CAGR為17.88%。2022年底全球集成電路行業(yè)進入周期性低谷，2023年晶圓代工市場規(guī)模下降至1,234.15億美元，同比下滑13.17%。但行業(yè)隨后將迎來上行周期，TechInsights預計全球晶圓代工市場規(guī)模將恢復高增長的勢態(tài)，2023-2028年均復合增長率將達到12.24%。根據(jù)ICInsights的數(shù)據(jù)，中國晶圓代工市場銷售額從2018年的319億元增長至2022年的771億元，CAGR為18.5%。近幾年來中國年復合增長率超過全球年復合增長率，擁有較大發(fā)展?jié)摿?。行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告12圖17：2022-2028E全球晶圓代工市場規(guī)模及增速0圖18：2018-2023E中國晶圓代工市場規(guī)模及增速0行業(yè)頭部集中特點明顯，臺積電穩(wěn)居行業(yè)領導地位。在資金投入大、研發(fā)難度大、技術迭代快等特點的影響下，代工頭部企業(yè)的競爭優(yōu)勢更加明顯，截至2024年第三季度全球前五家晶圓代工廠總市場份額高達92%。全球前五大晶圓代工廠與GlobalFoundries（格芯其中臺積電穩(wěn)居行業(yè)第一，市占率達到64%，遠超三星、中芯國際等其他前五廠商的市占率。TrendForce預計到2025年，臺積電將在全球晶圓代工市場占據(jù)66%的營收份額，繼續(xù)穩(wěn)居行業(yè)首位。三星Foundry緊隨其后，市場份額約為9%，與臺積電的差距逐漸拉大。中芯國際、聯(lián)電和格芯則以5%的市場份額并列排名第三。圖19：全球晶圓代工廠市占率圖20：2025F全球晶圓代工廠市占率u臺積電u三星a聯(lián)電n中芯國際.格100%80%60%40%20%0%資料來源：Counterpoint，民生證券研究院資料來源：TrendForce，國際電子商情，民生證券研究院本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告13制程工藝隨著摩爾定律發(fā)展，光刻技術持續(xù)升級，支持更小制程工藝節(jié)點。制程工藝的發(fā)展通常與摩爾定律密切相關。摩爾定律是由英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾在1965年提出的一個觀測法則，指出集成電路上可容納的晶體管數(shù)量大約每兩年會翻一番，同時集成電路的性能也會提升一倍，而制造成本則保持不變。在每一代新技術中，芯片制造商將晶體管規(guī)格縮小到0.7倍，實現(xiàn)15%的性能提升、50%的面積增益、40%的功耗降低和35%的成本降低。制程工藝節(jié)點從2001年的130nm到目前的3nm，再到未來的2nm、1.4nm，逐步逼近物理極限。隨著晶體管尺寸不斷減小，傳統(tǒng)光刻技術和浸沒式光刻技術面臨分辨率和深度的限制，無法支持更小節(jié)點的高密度制造。EUV光刻技術應運而生，廣泛應用于5nm、3nm制程節(jié)點。未來，HighNAEUV將應用于2nm及以下制程工藝，實現(xiàn)更高的晶圓分辨率。圖21：邏輯制程工藝節(jié)點及光刻技術資料來源：硬件起源，民生證券研究院整理臺積電、英特爾和三星在先進制程方面競爭激烈，目前致力于突破2nm及更小節(jié)點技術。臺積電、英特爾和三星是全球半導體制造行業(yè)的三大巨頭，在制程工藝的演進上各具特色，但提升性能、降低功耗和減小面積是三家公司共同追求的目標。先進制程是指28nm以下的制程工藝，目前主要為7nm及以下節(jié)點，廣泛應用于高性能計算、人工智能、圖像處理等領域。在7nm和5nm節(jié)點，臺積電憑借其領先的EUV光刻技術以及強大的研發(fā)和生產能力，率先實現(xiàn)技術突破，三星與臺積電十分接近。在3nm節(jié)點，臺積電率先實現(xiàn)3nm制程工藝，而在N3制程技術之后，臺積公司推出支援更佳功耗、效能與密度的強化版N3E及N3P制程。三星的3nm工藝也于2022年推出，相繼推出3GAE和3GAP。目前三家公司都致力于在2nm及更小的節(jié)點上實現(xiàn)技術突破，臺積電預計在2025年實現(xiàn)2nm制程工藝量產，N2P、N2X等相繼推出，同時計劃在2027年推出A14工行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告14藝。英特爾計劃2025年推出14A，2027年逐步推出14A-E。三星預計在2025年推出SF2，2027年推出SF1.4。圖22：臺積電、英特爾、三星制程工藝演進資料來源：臺積電，英特爾代工廠，三星代工廠，福邦咨詢，民生證券研究院整理先進封裝市場規(guī)模快速增長，YOLE預計到2025年超過傳統(tǒng)封裝，到2028年達到786億美元。隨著摩爾定律的逐漸放緩，制程技術升級面臨越來越大的瓶頸，尤其是在滿足市場對更高性能、更低功耗芯片的需求時，單純依靠制程微縮已不再是唯一解決方案。先進封裝技術逐漸成為提升芯片性能、降低芯片功耗的關鍵，也是各大公司邁向2nm工藝節(jié)點的關鍵。根據(jù)YOLE的數(shù)據(jù)，2022年，整個IC封裝市場規(guī)模約為950億美元，先進封裝（AP）市場規(guī)模約為443億美元，傳統(tǒng)封裝市場規(guī)模約為507億美元。YOLE預計2025年先進封裝市場規(guī)模將超過傳統(tǒng)封裝，到2028年先進封裝市場規(guī)模將達到786億美元，2022-2028年復合年增長率將達到10%；而傳統(tǒng)封裝市場規(guī)模2022-2028年復合年增長率預計為4.15%，整體封裝市場規(guī)模2022-2028年復合年增長率預計為7.10%。0圖23：2018-2028F半導體封裝市場規(guī)模（億美元）0行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告15全球半導體制造業(yè)的三大巨頭臺積電、英特爾和三星在先進封裝技術上不斷更新迭代。在2.5D、3D封裝方面，臺積電推出了CoWoS和SoIC封裝技術，CoWoS根據(jù)中介層不同分為CoWoS-S、CoWoS-R和CoWoS-L；SoIC沒有凸點的鍵合結構，具有更高的集成密度和更佳的性能；CoWoS和SoIC結合實現(xiàn)異質整合，進一步提升效能、降低功耗。英特爾推出了EMIB和Foveros封裝技術，EMIB減少了對TSV和定制硅內置層的需求，顯著降低了封裝的成本和復雜性；Foveros實現(xiàn)了高性能邏輯芯片的面對面堆疊。三星推出了I-Cube和X-Cube技術，I-Cube將多個芯片通過中介層連接在一起，實現(xiàn)更高密度互聯(lián)；X-Cube通過垂直堆疊多個芯片，提高芯片的集成度。圖24：封裝技術節(jié)點演進AI服務器和高性能計算（HPC）需求強勁，推動先進封裝技術的升級迭代。AI的迅猛發(fā)展極大程度拉動了AI服務器的需求，根據(jù)TrendForce的調查，2023年全球AI服務器的出貨量為118萬臺，同比增長34.5%，占整體服務器市場的8.8%，TrendForce預估2024年全球AI服務器全年出貨量將增加到167萬臺，年增率達41.5%。FundamentalBusinessInsights&Consulting預計，到2032年，全球AI服務器的市場規(guī)模將達到1830億美元左右，2024-2032年復合增長率CAGR將為18.5%左右。這表明AI服務器所需的處理器、存儲器、內存等芯片的需求將持續(xù)增長，而AI芯片在高性能計算和系統(tǒng)集成度方面有著極高的要求，因此先進制程工藝和先進封裝技術需要不斷升級迭代以實現(xiàn)更高的計算性能和集成度以及更低的功耗，才能滿足市場需求。在后摩爾時代，隨著制程工藝逼近物理極限，AI芯片越來越依靠具有硅通孔、微凸點、異構集成、Chiplet等技術特點的先進封裝技術。2024年3月，英偉達推出新一代AI芯片架構BLACKWELL，并推出基于該架構的超級芯片GB200。GB200采用臺積電4納米工藝制程，共有行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告162080億個晶體管，其AI性能為每秒20千萬億次浮點運算。Blackwell架構的GPU核心在訓練性能上相較前代HopperH100GPU提升了四倍，推理性能提升最高可達30倍，能源效率提高了25倍。這些提升使得它能夠更快地處理大規(guī)模的人工智能任務，加速模型的訓練和推理過程。GB200無疑是AI服務器行業(yè)在性能和能效上的一次巨大飛躍，同時也給先進封裝技術帶來了巨大挑戰(zhàn)。GB200采用臺積電CoWoS-L封裝工藝，由于高度復雜的封裝設計，產生了芯片設計過熱、UQD漏電、以及銅線良率不足等問題，導致量產時間幾經延遲，英偉達表示將與合作伙伴積極合作解決技術難題。行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告173臺積電引領產業(yè)發(fā)展，全球范圍積極擴廠臺積電制程工藝持續(xù)演進，領先行業(yè)發(fā)展。臺積電于2018年率先實現(xiàn)7nm制程，隨后N7+技術于2019年開始量產，是全球積體電路制造服務領域首個應用極紫外光（EUV）于商業(yè)運轉的技術。N6技術于2020年開始量產，廣泛應用于手機、高效能運算，以及消費性電子產品。同年，臺積電領先業(yè)界量產5nm技術，并陸續(xù)推出N5P、N4、N4P以滿足客戶多樣化需求。目前先進制程已經演進到了3nm節(jié)點，臺積電于2022年推出了N3工藝，N3為業(yè)界最先進的半導體邏輯制程技術，具備最佳的效能、功耗及面積（PPA）。而在N3制程技術之后，臺積電推出強化版N3E、N3P和N3X制程。到2025年，臺積電將量產2nm工藝，將在性能方面實現(xiàn)突破性進展。同時，臺積電計劃在2026年底推出其1.6nm工藝，成為首個“埃級”工藝節(jié)點。圖25：臺積電先進制程演進3納米家族制程技術滿足客戶多樣性需求，呈現(xiàn)供不應求局面。臺積電的3納米家族制程技術包括N3、N3E、N3P等，正廣泛應用于高性能計算（HPC）、AI加速器、智能手機及數(shù)據(jù)中心等領域，TrendForce先前的報告指出，不僅臺積電的最大客戶蘋果積極采用3納米制程，AMD、聯(lián)發(fā)科、高通等主要客戶也相繼導入臺積電3納米。臺積電3nm制程的技術路線非常豐富，其中N3E于2023年第四季度開始量產，主要面向AI加速器、數(shù)據(jù)中心和高端智能手機等市場。臺積電官方稱N3P在2024年下半年進入量產，計劃為移動設備、消費產品、基地臺和網絡通信產品提供支持。而N3X和N3A則主要為高速計算和汽車等行業(yè)定制，進一步擴展臺積電的應用領域。由于通脹壓力及全球范圍擴廠相關費用的增長，根據(jù)中國臺灣媒體《自由財經》報道，臺積電將從2025年1月起針對5nm、3nm工藝制程和CoWoS工藝進一步提升定價。臺積電預計在2025年率先進入2nm時代，實現(xiàn)N2量產。相比N3E，N2行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告18的密度提高了15%，同時在相同功率下，性能可提升10%到15%，而相同頻率和復雜度下，功耗則可降低25%到30%。N2技術標志著一個革命性的突破，將晶體管架構從傳統(tǒng)的FinFET（鰭式場效應晶體管）轉變?yōu)镹anosheet（納米片晶體管）。N2工藝首次使用GAA（環(huán)繞柵極）技術，結合NanoFlex創(chuàng)新技術，通過調節(jié)元件寬度，能夠充分發(fā)揮效能、功耗和面積（PPA）的最大優(yōu)勢。較低高度的元件可以減少面積并提高能源效率，而較高高度的元件可以實現(xiàn)效能最大化。利用NanoFlex技術，客戶可以在同一設計中靈活選擇不同高度的元件組合，實現(xiàn)15%的速度提升，并在優(yōu)化面積和能源效率方面找到理想的平衡點。臺積電表示，N2P作為N2的強化版，計劃于2026年推出，預計在效能上比N2增長5%，在能耗上降低5%-10%。同時，臺積電計劃在2026年推出其A161.6nm工藝，將首次引入背面供電網絡技術（BSPDN結合GAAFET納米片晶體管，實現(xiàn)性能和能效上的顯著提升。表2：臺積電N3、N2、A16工藝對比 工藝節(jié)點相比于電源（%）性能（%）密度 3DFabric技術整合前端芯片堆疊技術與后端封裝技術，推動產品創(chuàng)新升級，并與行業(yè)領軍企業(yè)合作。云端運算、大數(shù)據(jù)分析和人工智能的迅速發(fā)展，內存性能和功率效率在產品設計中變得更為至關重要，要求先進封裝技術不斷升級優(yōu)化。臺積電的3DFabric和先進制程工藝技術相輔相成，協(xié)助客戶在產品設計上不斷創(chuàng)新。臺積電的3DFabric由前端芯片堆疊技術和后端封裝技術組成。前端芯片堆疊技術為TSMC-SoIC，分為SolC-Xchip-on-wafer和SolC-Xwafer-on-wafer。后端封裝技術包括CoWoS和InFO，CoWoS分為CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L三類，InFO分為InFO-PoP和InFO-oS兩類。同時，臺積電在2022年成立了3DFabric聯(lián)盟，與包含EDA、IP、DCA/VCA、內存、基板、OSAT、測試7個環(huán)節(jié)的頭部企業(yè)開展合作，整合不同封裝技術以滿足市場需求。行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告19圖26：臺積電3DFabric技術資料來源：臺積電，半導體行業(yè)觀察，民生證券研究院圖27：3DFabric聯(lián)盟資料來源：臺積電，半導體行業(yè)觀察，民生證券研究院InFO封裝技術是業(yè)內首款3D晶圓級扇出型封裝，成為臺積電贏得蘋果iPhone處理器訂單的關鍵。InFO作為一種創(chuàng)新的晶圓級系統(tǒng)集成技術，結合了高密度互連、集成多芯片、空間優(yōu)化等特點，已經在智能手機、高性能計算、射頻芯片等多個領域取得了顯著進展。InFO-PoP是行業(yè)內首款3D晶圓級扇出型封裝，具有高密度RDL和TIV，可將移動處理器與動態(tài)隨機存儲器（DRAM）集成在一起。InFO-oS利用集成扇出（InFO）技術，可支持2/2μmRDL線寬/間距，可集成多個先進邏輯芯片，支持SoC上的混合焊盤間距，最小I/O間距40μm，最小C4凸塊間距為130μm。InFO封裝技術是臺積電拿下Iphone處理器訂單的關鍵，蘋果從iPhone7開始采用InFO封裝技術，隨后InFO廣泛應用于智能手機領域。圖28：InFO-PoP技術資料來源：臺積電，民生證券研究院圖29：InFO-oS技術資料來源：臺積電，民生證券研究院CoWoS技術持續(xù)演進，產能不斷提升，獲得多家科技公司支持。2016年臺積電推出的CoWoS技術可對1.5倍光罩尺寸的芯片進行封裝，到如今已經擴展到3.3倍光罩尺寸，可以在單一封裝內集成最多八個HBM3內存堆棧。臺積電計劃在2025至2026年進一步升級CoWoS封裝技術，能夠支持5.5倍光罩尺寸，可容納12個HBM4內存堆棧。同時，臺積電正在開發(fā)9光罩的“超級載體”CoWoS技術，官方預計2027年獲得認證。該技術可提供7722平方毫米的封裝空間，足以容納12個HBM4內存堆棧。CoWoS技術在提升芯片性能、優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸、提高計算效率等方面具有獨特的優(yōu)勢，已獲得許多領先科技公司（如NVIDIA、博通、AMD、Marvell等）的大力支持。SemiWiki發(fā)布數(shù)據(jù)報告稱2024年臺積電的先進封裝CoWoS的產能為3.5萬片/月至4萬片/月，而在2025年將達到6.5萬片/月至7.5萬片/月，產能預計將翻一倍。根據(jù)中國臺灣媒體《自由財經》本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告20報道，為了應對市場需求的激增和進一步提升封裝技術的投資回報，臺積電還計劃對CoWoS先進封裝技術進行提價，價格上漲幅度將來到15%至20%。圖30：CoWoS封裝技術演進資料來源：臺積電，半導體產業(yè)觀察，民生證券研究院整理CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L不斷升級，滿足AI需求。CoWoS-S為人工智能（AI）和超級計算等超高性能計算應用提供一流的封裝技術，用硅（Si）襯底作為中介層，可在較大尺寸的中介層區(qū)域上提供高密度互連和深溝槽電容器，以容納各種功能性晶片，并在其上堆疊了高帶寬內存（HBM）立方體，可實現(xiàn)3.3倍光罩尺寸。CoWoS-R利用重分布層（RDL）中介層作為片上系統(tǒng)（SoC）和高帶寬內存（HBM）之間的互連，以實現(xiàn)異構集成。CoWoS-L結合了CoWoS-S和InFO技術的優(yōu)點，使用中介層和本地硅互連（LSI）芯片進行晶粒間互連，并使用RDL層進行電源和信號傳輸，從而提供最靈活的集成。圖31：CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L技術本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告21TSMCSoIC是臺積電最新推出的封裝技術，提供強大的“3Dx3D”系統(tǒng)級解決方案。TSMCSoIC是一種創(chuàng)新的多芯片堆疊集成技術，用于重新集成從片上系統(tǒng)（SoC）分割的小芯片，使得不同尺寸、工藝和功能的裸晶垂直堆疊，從而進一步提升晶體管密度和芯片性能。與傳統(tǒng)的三維集成電路技術相比，SoIC在凸塊密度和數(shù)據(jù)傳輸速率上有了顯著提升，同時有效降低了功耗，可滿足云、網絡和邊緣應用程序中不斷增長的計算、帶寬和延遲的要求。TSMC-SoIC技術將同構和異構小芯片集成到新的SoIC芯片中，可以整體集成到晶圓級系統(tǒng)整合技術（WLSI即CoWoS或InFO上，從外觀上看，新整合的芯片就像SoC芯片一樣，但內部卻已嵌入了所需的異質整合功能，實現(xiàn)更高效能和更低功耗。圖32：3D系統(tǒng)集成2025年臺積電全球在建與新建廠區(qū)高達10個，創(chuàng)全球半導體行業(yè)建設新高。隨著AI、高性能計算（HPC）、智能手機等領域的持續(xù)發(fā)展，晶圓代工的需求不斷增加。為滿足客戶需要，同時鞏固臺積電在全球半導體產業(yè)中的領導地位，臺積電在全球范圍內大規(guī)模擴建以提升產能。根據(jù)中國臺灣媒體《經濟日報》報道，2025年臺積電在全球范圍內的在建與新建廠區(qū)將達到10個，這不僅是臺積電的歷史首次，也是全球半導體行業(yè)同步推進十個廠建設的新紀錄。臺積電全球范圍積極擴建，全球廠區(qū)呈現(xiàn)新布局。根據(jù)福邦咨詢，國內方面，臺積電計劃在中國臺灣新建7座新廠，包括新竹與高雄兩地各兩座的2nm量產基地，以及另外3座先進封裝廠。擴建計劃實施后，臺積電在中國臺灣形成新布局，竹科廠作為臺積電的全球研發(fā)中心，該區(qū)域各廠分別量產0.45微米以上、0.15-0.5微米、0.11-0.18微米、0.11-0.25微米、3納米-0.25微米以及未來的2納米制程。除此之外，中科廠和高雄廠也將生產2nm制程，其中高雄廠預計在2025本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告22年實現(xiàn)量產。南科廠同時生產先進制程和CoWoS先進封裝，而嘉科廠專注于CoWoS先進封裝。國外方面，臺積電同樣展開積極布局，特別是在日本、美國和歐洲。臺積電在日本熊本一廠生產12/16/22/28納米制程，產能約為5.5萬片/月，同時計劃于2025Q1興建日本熊本二廠，主要生產6/7納米制程，預計到2027年投入量產，產能約為6萬片/月。此外，美國亞利桑那晶圓廠也在積極建設中，一期針對4/5納米，預計25H1量產，產能約為2萬片/月；二期針對2/3納米，預計2028年量產，產能約為3萬片/月；三期針對2納米及埃米制程。歐洲方面，德國德勒斯登特殊制程新廠預計2027年實現(xiàn)12/16/22/28納米制程的量產，月產能約4萬片。圖33：臺積電全球新布局行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告234投資建議AI需求增長強勁，7nm以下先進制程持續(xù)發(fā)力。臺積電于2024年10月17日在其官網上披露的2024年第三季度業(yè)績說明會會議紀要中指出，強勁的智能手機和AI相關需求大幅提高了3nm和5nm先進制程的產能利用率，并且這種趨勢將持續(xù)提升AI相關業(yè)務的收入，2024年AI處理器的收入貢獻將超三倍增長。Trendforce指出，得益于穩(wěn)健的先進制程訂單，在AI相關需求的驅動下，臺積電年增長率將顯著超越行業(yè)平均水平。受到AI需求不斷提升影響，臺積電3nm和5nm制程工藝目前保持滿產，且不斷進行擴產，根據(jù)中國臺灣媒體《經濟日報》預計，臺積電2024年底3nm產能將從2023年的6萬片/月提升至10萬片/月以上；而隨著臺積電在美國建設的Fab21晶圓廠在25年進行量產，5nm產能也將進一步擴大。同時，由于FinFET工藝成熟，臺積電所有3nm代工產線良率都超過80%，逼近90%。2024年前三季度，臺積電3nm和5nm收入占晶圓代工收入近50%，其中3nm收入為83億美元，占晶圓代工收入的15%；5nm制程工藝實現(xiàn)收入190億美元，占晶圓代工收入的34%。我們預測3nm和5nm的收入將隨著產能提升和強勁的需求牽引逐年穩(wěn)步增長。另一方面，臺積電的2nm制造也在加速落地中。中國臺灣媒體《經濟日報》于2024年12月6日報道稱，臺積電的2nm制程工藝已在完成試生產，良率可達60%。同時，據(jù)臺灣媒體《工商時報》報道，每片300mm的2nm晶圓有可能超過3萬美元，與目前3nm晶圓的價格（1.85萬到2萬美元）和4/5nm晶圓的價格（1.5萬到1.6萬美元）相比，2nm晶圓的價格有了大幅度的提升。7nm及以上制程工藝業(yè)務保持穩(wěn)定，稼動率輕微抬升。臺積電7nm及以上的制程工藝目前產能未飽和，但整體呈現(xiàn)上升趨勢，稼動率提升帶動整體營收增長，然而，隨著產能的釋放和2nm等先進制程工藝技術推進，ASP逐年下滑。同時，TrendForce預計25年將有一波之前推遲的新產能陸續(xù)釋放，主要集中在28納米、40納米及55納米等成熟工藝。產能提升和ASP微降雙重影響下，臺積電7nm及以上制程工藝的營收將保持相對穩(wěn)定。晶圓代工外其他業(yè)務營收高速增長，先進封裝供不應求，持續(xù)擴產。臺積電在2024年第二季度業(yè)績說明會上定義了“晶圓代工2.0”概念，除傳統(tǒng)晶圓代工外，其他業(yè)務還包括封裝、測試、掩模制造和其他所有IDM（不含存儲）。臺積電官方表示，這一新定義下，2023年臺積電對應的代工市場規(guī)模從原本約1150億美元提升至接近2500億美元，而2024年該規(guī)模將同比增長10%。臺積電于2024年10月17日在其官網上披露的2024年第三季度業(yè)績說明會會議紀要中指出，近期人工智能火爆帶動了臺積電CoWoS需求，盡管臺積電CoWoS產能在2024年實現(xiàn)了超過2倍的提升，但客戶對CoWoS先進封裝需求仍然遠大于供應。至2024年底，臺積電CoWoS月產能約3.5萬片，2024全年產出約30至32萬片，臺積電規(guī)劃在2025年底將月產能提高至6萬片以上，在2024年4月舉辦的歐洲技行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告24術研討會上，臺積電宣布計劃以超過60%的復合年增長率（CAGR）擴大CoWoS產能，至少持續(xù)到2026年。因此，到2026年底，臺積電的CoWoS產能將比2023年水平增加四倍以上。2024年前三季度，臺積電除晶圓外的其他業(yè)務增勢顯著，實現(xiàn)收入83億美元，同比增長36%。未來隨著產能擴張和需求持續(xù)上升，臺積電的先進封裝等業(yè)務有望維持高增長。臺積電先進制程與先進封裝業(yè)務優(yōu)勢明顯，充分受益于AI浪潮，其他業(yè)務板塊業(yè)績穩(wěn)步增長。我們看好臺積電在半導體領域的市場地位和行業(yè)布局，建議積極表3：行業(yè)重點關注個股 資料來源：Bloomberg，民生證券行業(yè)深度研究/電子本公司具備證券投資咨詢業(yè)務資格，請務必閱讀最后一頁免責聲明證券研究報告255風險提示1）地緣政治與市場風險。臺積電若因部分地區(qū)貿易政策被禁止向特定客戶供應芯片，將對其市場地位和客戶關系造成重大打擊。同時，如果臺積電的主要客戶（如英偉達等）因市場變化或技術迭代而減少訂單，將對臺積電的營收和利潤產生負面影響。2）行業(yè)競爭格局變化的風險。當前臺積電在