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解析臺(tái)灣半導(dǎo)體巨擘(一)──16nm 良率持續(xù)進(jìn)步,臺(tái)積電看旺明年

過(guò)去幾年,臺(tái)積電的SGM穩(wěn)定進(jìn)步,換句話說(shuō),同樣一個(gè)產(chǎn)能利用率,每年的GM都更高,而標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能利用率,也一直維持得很高,因此結(jié)構(gòu)獲利能力也持續(xù)進(jìn)步。
解析臺(tái)灣半導(dǎo)體巨擘(一)──16nm 良率持續(xù)進(jìn)步,臺(tái)積電看旺明年

   編按:臺(tái)灣晶圓代工龍頭臺(tái)積電7日向投審會(huì)遞交申請(qǐng)書,將赴中國(guó)南京設(shè)12吋晶圓廠,臺(tái)積電被視為臺(tái)灣半導(dǎo)體重要命脈,此舉因而引起外界一片譁然。姑且不論登陸與否,你對(duì)臺(tái)積電了解多少?資深前分析師Richard從財(cái)務(wù)面、技術(shù)面、競(jìng)爭(zhēng)力分析等角度深度解析臺(tái)積電,《科技新報(bào)》取得獨(dú)家授權(quán),4篇專文報(bào)導(dǎo),帶你趁勢(shì)了解這間臺(tái)灣舉足輕重的半導(dǎo)體巨擘。

解析臺(tái)灣半導(dǎo)體巨擘(一)──16nm 良率持續(xù)進(jìn)步,臺(tái)積電看旺明年
 
  臺(tái)積電3Q15營(yíng)收2,125E,+3.4QoQ,12吋wafer約當(dāng)出貨量2,216K,-1%QoQ,毛利率(GM)從上季48.5%微降到48.2%,營(yíng)業(yè)利益率(OPM)從2Q15季的37.5%微降到3Q15的36.9%,營(yíng)業(yè)利益(OP)從1Q15季866E降到2Q15的771E。GM和OPM都在公司財(cái)測(cè)范圍內(nèi)。稅后凈利753E,EPS2.9元。

  根據(jù)公司揭露的資料推估,3Q15總產(chǎn)能約2,300K12″約當(dāng)晶圓,出貨量產(chǎn)能利用率(Utilization;UTR)約95%,低于1Q15的102%和2Q15的98%,推估BlendedASP估計(jì)US$2,935,和上季持平。3Q15制程別產(chǎn)品組合和上季比較變動(dòng)不大,16nm+20nm共21%(估計(jì)16nm2%,20nm19%)、28nm27%,28nm以下制程比率合計(jì)48%。

  公司guidance4Q15營(yíng)收2,010~2,040E,GM47.5~49.5%,OP36.5~38.5%。假設(shè)4Q15產(chǎn)能2,368K,出貨量2,068K,產(chǎn)能利用率將降到86%,ASP假設(shè)持平,則營(yíng)收約2,030E,-4~5%QoQ。產(chǎn)能利用率降了9%,毛利率還能維持住,表示臺(tái)積電4Q15的良率,尤其是強(qiáng)勁rampup的16nm制程,應(yīng)該有非常顯著的進(jìn)步,才能抵銷產(chǎn)能利用率下滑的負(fù)面影響。

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  結(jié)構(gòu)獲利能力持續(xù)進(jìn)步

  臺(tái)積電近年的結(jié)構(gòu)獲利能力(structuralprofitability)持續(xù)進(jìn)步,結(jié)構(gòu)獲利能力由兩個(gè)部份組成:

  標(biāo)準(zhǔn)毛利率(standardgrossmargin,SGM):特定產(chǎn)能力用率之下的毛利率。

  標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能利用率(standardutilization):臺(tái)積電企圖達(dá)到或超過(guò)的產(chǎn)能利用率。

  過(guò)去幾年,臺(tái)積電的SGM穩(wěn)定進(jìn)步,換句話說(shuō),同樣一個(gè)產(chǎn)能利用率,每年的GM都更高,而標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能利用率,也一直維持得很高,因此結(jié)構(gòu)獲利能力也持續(xù)進(jìn)步。結(jié)構(gòu)獲利能力和整體的長(zhǎng)期CAPEX產(chǎn)能投資正確與否、或景氣突然熱絡(luò)或低落所造成的產(chǎn)能利率用過(guò)高或過(guò)低無(wú)關(guān),代表的是日常營(yíng)運(yùn)能力、公司內(nèi)部的能力和外部大環(huán)境的變化、以及公司對(duì)外部環(huán)境的預(yù)測(cè)能力,比較無(wú)關(guān)。臺(tái)積電的結(jié)構(gòu)獲利能力的進(jìn)步,來(lái)自于以下3方面的努力,讓成本持續(xù)下降。

  工廠營(yíng)運(yùn)管理持續(xù)創(chuàng)新,帶來(lái)的生產(chǎn)力和效率提升,也讓設(shè)備更有效的被使用。

  先進(jìn)制程產(chǎn)能擴(kuò)張,非常謹(jǐn)慎小心。雖然這幾年還是有大量CAPEX擴(kuò)充產(chǎn)能,因臺(tái)積電和大客戶已成伙伴關(guān)系,新制程產(chǎn)能投資,都能配合客戶的產(chǎn)品規(guī)劃和產(chǎn)能需求,不像后進(jìn)者,只能先投資制程產(chǎn)能,再來(lái)爭(zhēng)取客戶的secondsource。

  這幾年每一代新制程的良率提升速度穩(wěn)定進(jìn)步。新制程量產(chǎn)后一、兩年,毛利率往往低于公司平均數(shù),因此,每代新制程的良率提升速度,對(duì)全公司的整體毛利率影響很大。

  從財(cái)報(bào)上來(lái)觀察結(jié)構(gòu)獲利能力的變化。我們將3Q15營(yíng)業(yè)成本(COGS)1,102E分成兩塊,「折舊攤提」=561E和「其他營(yíng)業(yè)成本」=540E,半導(dǎo)體公司大部份的折舊發(fā)生在COGS的廠房機(jī)器設(shè)備,少部份發(fā)生在OPEX辦公設(shè)備,這里簡(jiǎn)化都計(jì)入COGS,將折舊攤提/wafer出貨量,=每片wafer折舊成本US$795,約略等于2Q15的US$791,(折舊/wafer)影響因素包括:1.總折舊攤提金額、2.產(chǎn)能利用率、3.產(chǎn)能的制程組合、4.出貨的制程組合。

  通常采用越先進(jìn)制程生產(chǎn)的晶圓,因?yàn)樵O(shè)備越昂貴,以及cycletime越長(zhǎng),每片wafer分擔(dān)的折舊金額越高,這也是3Q14和4Q14當(dāng)20nm比率大幅上升的時(shí)候,(折舊/wafer)暴增到US$800以上的原因,隨后1Q15~3Q1520nm比率維持在15~20%,總折舊攤提金額降低,(折舊/wafer)下降到US$769、US$791和US$795,預(yù)料未來(lái)一年,隨著更多20nm和16nm設(shè)備投產(chǎn)認(rèn)列折舊,以及16nm制程產(chǎn)品cycletime長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月,(折舊/wafer)未來(lái)接近或超過(guò)US$800將成為常態(tài),一旦不景氣產(chǎn)能利用率跌破90%時(shí),(折舊/wafer)更可能高于US$850,也就是說(shuō),先進(jìn)制程雖然ASP高,分?jǐn)傇O(shè)備折舊也高,加上cycletime長(zhǎng),metal和poly層數(shù)更多,耗用的材料成本也更多,量產(chǎn)初期幾季,良率還不夠好的時(shí)候,往往GM反而低于成熟制程。

解析臺(tái)灣半導(dǎo)體巨擘(一)──16nm 良率持續(xù)進(jìn)步,臺(tái)積電看旺明年
 
  將3Q15(其他營(yíng)業(yè)成本/wafer出貨量),=每片wafer其他營(yíng)業(yè)成本US$765,比1Q15的US$792低,而比2Q15的US$740高,這個(gè)數(shù)字,最能看出一家半導(dǎo)體公司的真正工廠效率和經(jīng)營(yíng)績(jī)效,有點(diǎn)類似EBITDAmargin的觀念,但直接算成perwafer的數(shù)字,更為實(shí)際,其他營(yíng)業(yè)成本,主要是制程中消耗的原材料、設(shè)備/設(shè)施/無(wú)塵室維持、線上工程師和作業(yè)員等,和會(huì)計(jì)上的變動(dòng)成本接近,但有些項(xiàng)目,理論上可變動(dòng),實(shí)務(wù)上不太能變動(dòng),例如直接人工、工廠維持等,還是要算在(其他營(yíng)業(yè)成本/wafer),影響因素包括:

  生產(chǎn)效率,例如各廠區(qū)、各機(jī)臺(tái)和產(chǎn)品的最適當(dāng)分配、各機(jī)臺(tái)的普遍嫁動(dòng)率、產(chǎn)品總良率和各單站機(jī)臺(tái)良率、工廠layout等,尤其是foundry廠,有幾百個(gè)不同制程的產(chǎn)品在各工廠里面跑,要最佳化的安排這些多種少量的產(chǎn)品,最能顯現(xiàn)出臺(tái)積電這種專業(yè)foundry和SamsungLSI這種IDMfoundry管理效率的差距,這一、兩年臺(tái)積電開(kāi)始將一些productlifecycle長(zhǎng)的客戶產(chǎn)品,自行在淡季時(shí)增加投片量,降低生產(chǎn)高低波動(dòng),也是提高生產(chǎn)效率的一個(gè)做法;

  制程組合和cycletime,越先進(jìn)制程耗用的材料越多,有些材料耗用和先進(jìn)制程成正比(例如光阻劑),有些材料和制程比較無(wú)關(guān),但先進(jìn)制程layer數(shù)多,多做幾layer本來(lái)就會(huì)用更多材料、更多人力時(shí)數(shù)、更多廠房設(shè)施維持成本(氣體水電環(huán)保等)。

  良率。

  產(chǎn)能利用率的影響不若(折舊/wafer)大,但仍有些許影響。依據(jù)臺(tái)積電法說(shuō)會(huì)給的4Q15guidance,計(jì)算出4Q15的(其他營(yíng)業(yè)成本/wafer)將下降到US$715,在16nm制程放量、產(chǎn)能利用率下降的情況下,這個(gè)數(shù)字還能下降,表示16nm、20nm甚至主流的28nm良率,應(yīng)有明顯進(jìn)步,帶來(lái)相當(dāng)?shù)腸ostdown效果。

  半導(dǎo)體景氣調(diào)整,2016年溫和成長(zhǎng)

  2015年全球經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)趨于緩和,終端產(chǎn)品需求不振,全球Smarphone約成長(zhǎng)10%、PC衰退6~7%、TabletPC衰退15%,半導(dǎo)體市場(chǎng),年初展望樂(lè)觀,下單積極,2Q15中期之后,逐漸發(fā)現(xiàn)景氣有變數(shù),下單轉(zhuǎn)趨保守,但對(duì)于年中旺季還有期待,2H15forecast不敢砍太多,到3Q15中期確定今年景氣不佳,庫(kù)存偏高,廠商紛紛大幅下修9~12月的訂單,嚴(yán)格控制庫(kù)存。終端產(chǎn)品需求不振,讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)庫(kù)存調(diào)整時(shí)間拉長(zhǎng),2015年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)大概只有零成長(zhǎng),預(yù)料到2015年底或1Q16季中,才有機(jī)會(huì)消化完畢,而于2Q16恢復(fù)比較健康的成長(zhǎng)軌道,預(yù)估2016年半導(dǎo)體成長(zhǎng)3%。

  2016~2017年,除了總體經(jīng)濟(jì)之外,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)動(dòng)力,來(lái)自于以下幾個(gè)方面:

  高階手機(jī)的半導(dǎo)體含量(siliconcontent)繼續(xù)成長(zhǎng):手機(jī)市場(chǎng)明顯M型化,高階手機(jī)這幾年,性能快速提升,CPU/GPUperformance已經(jīng)追上低階PC、MobileDRAM和NANDFlash容量接近PCDRAM和SSD容量,其他如CMOSsensor、basebandModem、LCD解析度都讓半導(dǎo)體含量持續(xù)成長(zhǎng),不但半導(dǎo)體含量增加,基于performance、power和cost考量,高階手機(jī)對(duì)先進(jìn)制程的需求還是十分強(qiáng)烈,這個(gè)趨勢(shì)對(duì)先進(jìn)制程技術(shù)、產(chǎn)能和服務(wù)都相對(duì)領(lǐng)先的臺(tái)積電有利。

  物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)逐漸成型:最先看到有量應(yīng)用領(lǐng)用,例如汽車、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、穿戴式裝置等,雖然這些產(chǎn)品用到的制程多是成熟制程,半導(dǎo)體含量也不高,但是數(shù)量龐大,當(dāng)聯(lián)網(wǎng)的東西巨量成長(zhǎng)之后,背后所需要的運(yùn)算和儲(chǔ)存能量也將成長(zhǎng),包含資料中心、伺服器、網(wǎng)路處理器、CPU/GPU、影像處理等,這些則需要半導(dǎo)體先進(jìn)制程。

  主導(dǎo)新應(yīng)用的系統(tǒng)公司:以往,foundry的客戶最大是FablessIC設(shè)計(jì)公司、其次是IDM、系統(tǒng)公司(sysemhouses)非常少,只有Microsoft、Sony、Cisco等少數(shù)幾家。但Apple自從涉入AP處理器之后變成foundry超大客戶之后,未來(lái)將看到越來(lái)越多大型系統(tǒng)公司,或者因?yàn)橄胝瓶?a target="_blank">供應(yīng)鏈、或者因?yàn)槭忻嫔系臉?biāo)準(zhǔn)IC(ASSP)不符合本身的應(yīng)用需求,像Apple一樣,開(kāi)始成立IC設(shè)計(jì)部門,設(shè)計(jì)自身產(chǎn)品需要的ASIC,例如華為/海思集團(tuán)、LG集團(tuán),在foundry的投片量越來(lái)越大。

  20nm和16nm制程良率大幅改善,2016年16FFC推進(jìn)主流市場(chǎng)

  臺(tái)積電的先進(jìn)制程近年來(lái)僅落后英特爾,但領(lǐng)先IBM聯(lián)盟的SamsungLSI和GlobalFoundries。英特爾早在22nm制程技術(shù),就開(kāi)始使用3DTri-gatetransistors,14nmTri-gate也在2014就量產(chǎn)。臺(tái)積電和Samsung都是到14/16nm才導(dǎo)入3DFinFETtransistors,并且到2015年才量產(chǎn)。

  SamsungLSI這兩年靠AppleAP大訂單練兵,在32/28nm制程逐漸趕上臺(tái)積電,當(dāng)時(shí)臺(tái)積電繼28nm取得技術(shù)和市場(chǎng)的主導(dǎo)地位后,接下來(lái)發(fā)展的20nm,更幾乎是壟斷地位,SamsungLSI自認(rèn)20nm已經(jīng)來(lái)不及,加上判斷20nm還是用2Dplanartransistors,performance/cost不會(huì)很好,制程技術(shù)生命周期不長(zhǎng),22/20nm僅有研發(fā)和自制in-houseAP,數(shù)量不多,沒(méi)有外接foundry訂單,而把主力直攻14nmFinFET,原本外界質(zhì)疑沒(méi)有經(jīng)過(guò)22/20nm的大量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),直接發(fā)展14nm本來(lái)就很困難,又采用新的3DFinFETtransistors,應(yīng)該不會(huì)很順利,沒(méi)想到Samsung真的做到了,首度在14nmFinFET制程領(lǐng)先臺(tái)積電于1Q15量產(chǎn),率先生產(chǎn)自家ExynoxAP,接著生產(chǎn)AppleA9和QualcommSnapdragon820,使得臺(tái)積電公開(kāi)承認(rèn)2015年14/16nm制程foundry市場(chǎng)市占率將首度落后競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

  臺(tái)積電20nm(20SoC)經(jīng)驗(yàn)和良率持續(xù)進(jìn)步,在2015全年扮演重要的業(yè)績(jī)貢獻(xiàn)角色,但2016年因?yàn)橹饕?0nm業(yè)務(wù)將轉(zhuǎn)進(jìn)到16nm,20nm將衰退,雖然不會(huì)消失,仍將是一個(gè)長(zhǎng)期生存的制程技術(shù)(long-livednode),只是因?yàn)椴糠菪枨筠D(zhuǎn)移到16nm,臺(tái)積電的部份20nm制程設(shè)備也將轉(zhuǎn)為用于16nmFinFET制程產(chǎn)品。

  臺(tái)積電的16nmFinFET+(16FF+)制程,策略上是將16nm視為20nm的延伸,使用和20nm相同的「metalbackendprocess」,雖然scaling等規(guī)格上比不上Samsung的14nm,制作的晶片diesize較大,但因?yàn)槭茄永m(xù)20nm技術(shù),不僅可以充分利用20nm的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)縮短學(xué)習(xí)曲線,而且90%以上的設(shè)備可以共用。臺(tái)積電的16nmFinFET+制程產(chǎn)品已經(jīng)于2Q15正式量產(chǎn),7月開(kāi)始小量出貨,3Q15逐漸增大的投產(chǎn)量,將于4Q15大量出貨貢獻(xiàn)營(yíng)收,研判4Q15時(shí)16nmFinFET+的良率應(yīng)可大幅拉升。新產(chǎn)品(AppleiPhone6s/6s+用的A9AP)量產(chǎn)動(dòng)能可持續(xù)到1H16。臺(tái)積電預(yù)測(cè)2016年全年的16nm制程營(yíng)收,將比2015年的20nm營(yíng)收,還要大很多,并將于2016年重新取得主要地位的市占率(14/16nm)。至于20nm臺(tái)積電仍是唯一大量產(chǎn)的foundry。如果用16nm+20nm一起看,無(wú)論是2015或2016年,臺(tái)積電都是最大的主要供應(yīng)商。

  臺(tái)積電正在開(kāi)發(fā)新版16nmFinFETC(16FFC)制程,C的意思是compact,在performance、power(降低漏電)和area(diesize)都比16nmFinFET+改進(jìn),并能在0.6V以下執(zhí)行,透過(guò)制程簡(jiǎn)化讓cycletime縮短。即使性能大幅改進(jìn),原先基于16FF+制程的晶片設(shè)計(jì),還是可以很容易的轉(zhuǎn)換成16FFC制程,16FFC的市場(chǎng)定位為mainstream和ultralowpower,意味在performance的改進(jìn),沒(méi)有power和cost那么多。
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