如果台积电停产，影响几何？

2021-05-06

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笔者曾祈祷4月14日产生、4月18日达到895hPa（百帕）的2号强烈台风能够“接近台湾、并降一场大雨”，之所以如此祈祷是因为去年（2020年）降雨量低，台湾出现了严重的供水不足的问题，因此全球第一的半导体代工厂（Foundry）--TSMC的工厂生产陷入了如履薄冰的形势。

然而，笔者的心愿并未达成，台风2号在日本南部海域改向东前进，且在4月25日转为了温带低气压（如图1），因此，2号台风并未能解决台湾的供水不足问题。

图1：转为温带低气压的2号台风的走势。（图片出自：雅虎新闻）

深陷危机的TSMC

据说TSMC一天的用水量近20万吨，TSMC的工厂主要聚集在台湾台中市，而台中市的缺水问题尤其严重，据说，周边的两个主要水库的蓄水率下降了约5%（日本经济新闻，4月28日）。

据报道，台湾当局下的经济部门提出，自4月6日起开始限制用水，企业用水量下调15%。此外，还采取了各种紧急对策，如在四月底之前，在公园等58个地方挖井，以确保6.5万吨/日的供水量。此外，还决定在五月底之前在三十个地方挖井，以确保五万吨/日的供水量。同时，还决定对于市内的一部分地区的家庭一周内有两日停止供水。

TSMC等半导体厂家利用水车从蓄水率较高的水库运水，以保证工厂运营。但是，由于一辆水车的容量仅为20吨，因此TSMC工厂的运营如履薄冰，极其危险。

如果TSMC的工厂停止了运营？

美国半导体工业协会（Semiconductor Industry Association、SIA）不仅提出了“极端的假说”，还发布报告称“如果台湾的半导体代工厂停工一年”，全球电子产业将面临4,900亿美元（约人民币31,850亿元）/年的损失（日本经济新闻，4月21日）。

但是，笔者认为SIA提出的“极端假说”中的收益损失过低了，远远不止上述金额，理由如下。

占据全球半导体代工厂（Foundry）市场份额55%的TSMC和7%的UMC都位于台湾（此处市场份额为2020年数据），其中，TSMC拥有全球最先进的微缩化技术，是如今全球唯一一家量产5纳米技术的工厂（图2）。为了使用最先进的微缩化技术，众多全球半导体设计公司（Fabless）纷纷向TSMC下订单。（图3）

图2：逻辑半导体的微缩化技术（在7纳米以后，TSMC领先）。（图片出自：笔者用○、△在TrendForce公布的图表进行了批注）

图3：围绕TSMC产能的Fabless之间的争夺战。（图片出自：雅虎新闻）

我们必须要考虑一旦以上半导体的供给停止的话，将会产生什么影响。如用于电脑和服务器的处理器、用于智能手机的各种半导体、用于各种电气的半导体、今年以来供给不足的车载半导体等。

下面我们来回顾下因TSMC车载半导体供给不足而发生在今年一月份的事件。

2021年1月车载半导体供给不足产生的影响

下图4是TSMC的各领域半导体的出货比例。其中，智能手机方向半导体占50%左右，为最大比例，其次为High Performance Computing（HPC），占30%以上，如下图4A。

图4：TSMC各方向半导体的比例和出货金额。（图片出自：笔者基于TSMC的Historical Operating Data制作了此图。）

另一方面，在新冠肺炎之前的2020年第二季度，TSMC的车载半导体占比仅为4%。同年第三季度车载半导体占比下滑至2%，减少了一半。主要原因如下，受到汽车减产的影响，英飞凌、NXP、瑞萨等车载半导体厂家取消了TSMC的订单。此外，同年第四季度占比恢复至3%，后来又下滑至1%以下。

下面看一下车载半导体的出货金额（图4B）。新冠疫情之前的2020年第二季度的出货金额为4.15亿美元（约人民币26.98亿元），第三季度下滑至2.43亿美元（约人民币15.80亿元），第四季度上升至3.80亿美元（约人民币24.70亿元）。但是，与新冠疫情之前相比，还有3,500万美元（约人民币2.28亿元）的差距。

在TSMC的半导体出货金额中，车载半导体仅占1%，金额仅为3,500万美元（约人民币2.28亿元），因此，2021年1月末，日本、美国、德国等各国政府向台湾当局提出了增加生产车载半导体的要求。

后来，2月12日，美国得克萨斯州突遭寒潮袭击，英飞凌和NXP的车载半导体工厂因停电而停产。此外，3月19日瑞萨那珂工厂的300mm产线（N3栋）发生火灾，车载半导体的生产又遭厄运。

2月份以后，车载半导体供给不足问题愈发严重，在一月末时间点，虽然还并未出现停电和火灾的影响，然而，日本、美国、德国政府却异常地向台湾当局提出了扩大车载半导体生产的要求。

40纳米以后的车载半导体集中在TSMC

英飞凌、NXP、瑞萨等车载半导体厂家虽然自身拥有半导体工厂，但40纳米以后的尖端工艺都外包给TSMC生产（图5）。而且，如上这种自身仅拥有传统产线（Legacy），而把尖端产品外包的半导体厂家被称为“Fab Light”。

图5：40纳米以后的车载半导体都集中在TSMC。（图片出自：雅虎新闻）

由于车载半导体厂家大都成为了Fab Light，因此在全球汽车行业，出现了如上图5的模式。丰田汽车等车厂经过电装等Tier1向瑞萨等车载半导体厂家下订单。

此外，瑞萨等车载半导体厂家自行生产传统产品（Legacy），而不是40纳米以后的产品，因此40纳米以后的产品全部外包给TSMC生产。因此，全球车厂所必须的40纳米以后的尖端半导体都集中在TSMC。

如果TSMC的半导体工厂停产，会出现什么影响？

基于以上情况，在2020年第四季度，车载半导体在TSMC的出货金额中所占比例不足1%，金额不足3,500万美元（约人民币2.28亿元），因此日本、美国、德国政府陷入了不得不行动的状况。

按照上述SIA的“极端假说”，如果台湾Foundry停产一年，全球电子产业将面临4,900亿美元（约人民币31,850亿元）/年的损失。

但是，全球汽车产业一年的销售额规模为400兆日元（约人民币230,000亿元）。而且，一辆汽车由两万-三万个零部件构成，哪怕少了一个零件，也无法做出完整的汽车。

如果TSMC工厂停产一年，全球车厂将无法采购由40纳米以后的尖端工艺生产的半导体。因此，如果TSMC的工厂停产一年，汽车产业的400兆日元（约人民币230,000亿元）规模将灰飞烟灭。SIA计算的“4,900亿美元（约人民币31,850亿元）”的损失，可以说是少了一位数。

TSMC在车载半导体市场上的占比

下图6是2018年-2020年各行业在全球半导体市场上的出货金额占比。其中，规模最大的是电脑和通信（智能手机等通信工具）方向的半导体。另一方面，车载半导体大约有500多亿美元（约人民币3,250亿元）的市场。由于2020年全球半导体市场规模为4,403亿美元（约人民币28,619.5亿元），因此车载半导体在全球市场的占比为11.4%。

图6：全球半导体各个领域的出货金额（2018年-2020年）。（图片出自：笔者基于WSTS的数据制作了此图。）

在这个500多亿美元的车载半导体市场上，TSMC在2018年的出货金额为16.9亿美元（约人民币109.85亿美元），2019年为15.3亿美元（99.45亿美元），2020年因新冠肺炎而下滑，为14.5亿美元（约人民币94.25亿元）。2018年TSMC占全球车载半导体市场的3.1%，2019年为3.0%，2020年为2.9%。总之，TSMC占全球半导体市场出货金额仅为3%！

TSMC仅进行生产晶圆芯片的前段工序，后段工序由被称为OSAT（Outsourced Semiconductor Assembly and Test）的封装厂家进行。而且，前段工序生产的芯片经由后段工序封装后，价格增至1.8倍左右。

因此，考虑后段工序的话，TSMC生产的车载半导体为3%x1.8=5.4%。但是，也仅为5.4%。而且，这5.4%中还有不足的部分，因此全球汽车厂家陷入了困境，日本、美国、德国政府不得不出面。

在CASE时代，TSMC的存在感如何？

如今的汽车行业正在面临百年一遇的“CASE（Connected、Autonomous/Automated、Shared、Electric）”大变革时期，此处，C需要5G通信半导体，A需要无人驾驶的人工智能半导体（AI）。此外，无论是5G通信半导体还是AI半导体都需要7纳米-5纳米的尖端工艺。

TSMC的5.4%的车载半导体规模可能是40纳米和28纳米。这种水平的半导体，台湾的UMC、中国的中芯国际都可以生产。

但是，如今，在CASE时代所需要的5G通信半导体和AI半导体全球仅有TSMC可以生产。因此，在CASE时代，对各国的汽车厂家而言，如果没有TSMC他们就无法生产出Connected的无人驾驶汽车。

由于自去年以来台湾面临着缺水问题，因此TSMC的生产情况如履薄冰。哪怕为了全球汽车产业、电子产业的安全，也要祈祷“台湾尽快下雨”。

点击文末“阅读原文”，可查看日语原文。

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深陷危机的TSMC

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如果TSMC的半导体工厂停产，会出现什么影响？

在CASE时代，TSMC的存在感如何？