台积电：全球晶圆代工龙头，AI引领需求增长

全球晶圆代工龙头，利润行业领先。台积电在全球晶圆代工市场的稳居第一，市场份额超过50%。2023年台积电毛利率为54%，始终保持行业领先地位，净利润为8378亿新台币、净利率高达39%。 下游应用方面，台积电划分五大业务平台，其中HPC快速增长、2019-2023年收入CAGR高达30%，占比由2019年的30%提升至2023年43%。技术制程看，台积电 5nm 、 3nm 产品贡献收入持续提升，2023年分别达33%、6%，其中 3nm 有望成为下一增长点。 深度绑定全球Fabless厂商，制程及封装技术全球领先。客户结构方面，台积电深度绑定全球Fabless厂商，如苹果、联发科、AMD、高通、英伟达等科技巨头。其中苹果为台积电第一大客户，收入贡献稳定超20%。 在技术制程方面，台积电先进制程技术全球领先，其中N3制程快速发展，台积电预计2024年 3nm 收入将增长2倍、占比提升至15%左右； N2 制程进展顺利、有望2025年实现量产，为HPC应用开发的晶背供电 2nm 方案将于2025H2可用并于2026年量产。先进封装方面，台积电先进封装技术3D Fabric平台建立护城河。 HPC：AI需求爆发，引领快速增长。1）数据中心芯片方面，AI算力需求具备可持续性。基于假设，我们粗略测算至2030年，全球训练端、推理端分别累计需要相当于2000万张H100、超1.16亿张A30的等量算力需求。台积电CoWoS目前是AI算力芯片（英伟达、AMD等）封装的主要提供方，目前台积电正在积极扩产CoWoS产能。台积电预计未来几年AI相关销售额CAGR达到50%，在2027年公司AI应用处理器将贡献15-20%比例收入。2）消费级芯片方面，PC市场大盘望迎来复苏，AI PC引领高端化以及ARM架构崛起有望带来台积电代工需求提升。 智能手机：大盘复苏、AI高端化推动。我们预计：1）2024年手机出货量有望实现温和增长。2）高端化：AI手机、折叠屏等高端化机会有望推动SoC先进制程需求增加。预计均有望推动台积电 3nm 收入持续提升。 投资建议：我们预计公司2024-2026年收入为26125/31337/36582亿新台币，同比增长21%/20%/17%。净利润为9863/11873/13963亿新台币，同比增长18%/20%/18%。台积电作为全球晶圆代工龙头，其需求端将受益于AI算力竞赛的打响、PC及手机大盘增长修复和高端化的推进，我们认为台积电（TSM.N）合理市值为7788亿美元、合理股价150美元，对应20x 2025e P/E，首次覆盖给予“买入”评级。 风险提示：PC、手机终端需求复苏不及预期、算力需求不及预期、AI行业政策监管超预期、假设和测算误差风险。 财务指标 财务报表和主要财务比率 资产负债表（百万元） 现金流量表（百万元） 1.全球晶圆代工龙头，技术制程及封装全球领先 1.1全球晶圆代工龙头，毛利率行业领先 全球晶圆代工龙头，市场份额超过50%。据TrendForce，按收入计，台积电在全球晶圆代工市场的稳居第一，市场份额超过50%，其中2023Q3市场份额为58%。台积电总收入由2019年的10700亿新台币提升至2023年的21617亿新台币，CAGR为19%。 图表1：台积电收入及增速 图表2：全球晶圆代工市场份额（按收入） 下游应用方面，台积电划分五大业务平台，HPC快速增长。从终端业务平台分类看，台积电的产品主要用于高性能计算、智能手机、物联网、汽车、数字消费电子五大领域，2023年收入占比分别为43%、38%、8%、6%、2%。其中，高性能计算、智能手机占比最大，合计收入贡献超过80%。高性能计算主要提供CPUs、GPUs、NPUs、AI accelerators、related-ASICs等芯片代工，应用于个人电脑、平板电脑、游戏机、服务器和基站等，近年来业务快速增长，2019-2023年收入CAGR超30%，占比由2019年的30%提升至2023年43%。 图表3：台积电收入构成：按业务平台 图表4：台积电五大平台 客户结构方面，深度绑定全球Fabless厂商。台积电的主要客户为苹果、联发科、AMD、高通、博通、英伟达等科技巨头。其中苹果为台积电第一大客户，收入贡献稳定在20%以上。据Exploresemis，2022年高通、AMD、博通、英伟达、联发科收入贡献各在5-10%。 图表5：2022年台积电收入构成：按下游客户（top15） 毛利率整体呈提升趋势，行业领先。台积电毛利率由2019年的46%提升至2023年的54%，主要来自高毛利的先进制程产品占比提升。横向对比其他可比公司如中芯国际、联电、格芯、华虹半导体、世界先进，台积电毛利率始终保持行业领先地位。 费用率方面相对稳定，其中研发费用率相对稳定、约为8%。一般及行政行政费用率稳定在3%左右。 台积电净利润由2019年的3453亿新台币增长至2023年的8378亿新台币，CAGR为25%，净利率由32%提升至39%。 图表6：台积电毛利率vs可比公司 图表7：台积电费用率 图表8：台积电利润及增速 1.2技术制程：逻辑制程领先， 3nm 将成为下一增长点 台积电具备领先的技术优势： 在逻辑制程产品领域，台积电先进制程技术全球领先。N3制程快速发展， N2 制程进展顺利、有望2025年实现量产。 在特殊制程产品领域，台积电提供包括MEMS、图像传感器、嵌入式非易失性存储器（eNVM）、射频RF、模拟（Analog）、高电压（HV）、超低功耗（ULP）和BCD-Power IC等产品，覆盖广泛需求场景。 图表9：台积电技术组合 1）逻辑制程方面，台积电全球领先， 3nm 将成为下一增长点， 2nm 有望2025年量产。 台积电先进制程全球领先。 10nm 以下先进制程主要由三家公司提供——台积电、三星和英特尔；其中实现 3nm 制程量产的为台积电和三星。台积电的 N2 技术开发进展顺利，设备性能和产量均按计划进行或提前完成， 2nm 有望2025年量产，为HPC应用开发的晶背供电 2nm 方案将于2025H2可用并于2026年量产。 图表10： 10nm 以下技术制程路线 台积电先进制程占比提升， 3nm 将成为下一增长点。随着先进制程技术节点的突破，台积电 5nm 、 3nm 产品贡献收入持续提升，其中 3nm 有望成为下一增长点： 5nm ： 5nm 产品收入贡献由2020年的8%提升至2023年的33%。 3nm ：得益于手机和HPC客户需求强劲， 3nm 自2023年量产以来强劲增长、全年贡献达6%，N3E于四季度进入量产。台积电预计2024年 3nm 收入将增长2倍、占比提升至15%左右。 2nm ： 2nm 有望2025年量产，为HPC应用开发的晶背供电 2nm 方案将于2025H2可用并于2026年量产。 图表11：台积电收入构成：按技术制程 图表12：台积电代工 3nm 产品（预估） 图表13：台积电逻辑制程产品 2）特殊制程方面，台积电覆盖广泛。 台积电提供包括MEMS、图像传感器、嵌入式非易失性存储器（eNVM）、射频RF、模拟（Analog）、高电压（HV）、超低功耗（ULP）和BCD-PowerIC等产品，覆盖广泛需求场景。 图表14：台积电特殊制程产品 1.3先进封装：3D Fabric建立护城河 台积电具备领先的先进封装技术3D Fabric平台，包含InFO、CoWoS、SoIC三种封装形式。其中： InFO：集成扇出晶圆级封装InFO，InFO具有高密度RDL（再分配层）和TIV（通过InFOVia），可实现高密度互连和高性能，且成本相对CoWoS更低，主要用于移动设备。分为InFO_PoP、InFO_oS、InFO_LSI三类。 CoWoS：主要用于AI芯片封装。CoWoS封装技术主要分为两步：1）CoW（Chip-on-Wafer）实现晶片堆叠：将SoC芯片与HBM集成在硅中介层2）WoS（Wafer-on-Substrate）将芯片堆叠在基板上：把CoW芯片与基板连接，整合成CoWoS。可以减少芯片的空间、减少功耗和成本。CoWoS为高性能计算应用提供同类最佳的性能和最高的集成密度。具体细分为CoWoS-S、CoWoS-R、CoWoS-L三种细分形式。 SoIC：台积电SoIC是业内第一个高密度3D chiplet堆叠技术，SoIC设计是在创造键合界面、让芯片可以直接堆叠在芯片上，分为SoIC_CoW、SoIC_WoW形式。 图表15：台积电先进封装技术3DFabric 为了应对客户在AI领域不断增长的需求，台积电目前正在积极扩产CoWoS等产能。台积电表示2024年CoWoS产量将翻倍，预计在2025年还将继续扩产。据台湾电子时报，台积电CoWoS等先进封装扩产计划加速推进且上调产能目标，排除Amkor等新增产能，台积电2024年底CoWoS月产能将达3.2万片，2025年底增至4.4万片。 1.4产能规划：加大投入，持续扩产 2023年台积电所拥有及管理的年产能超过1600万片12英寸晶圆。公司在中国台湾设有4座12英寸超大晶圆厂（GIGAFAB®Facilities）、4座8英寸晶圆厂和1座6英寸晶圆厂，并拥有中国南京12英寸晶圆厂、以及美国子公司和台积电（中国）有限公司的8英寸晶圆厂产能支援。台积电已在中国台湾布置了5座先进封装厂。 2023年台积电晶圆出货量为1200万片12英寸晶圆当量，同比下降21%，但ASP实现稳定增长，2023年达到5774美元、同比增长16%，主要由于更先进的N3节点制程的晶圆出货量增加。 图表16：台积电晶圆出货量及增速 图表17：台积电12英寸晶圆ASP 图表18：台积电产能计划 未来扩产计划方面，台积电计划在中国台湾扩产 2nm 先进制程产能与先进封装产能，在美国扩充先进制程产能，在德国计划扩充特殊制程产能等： 日本熊本建立的12/16/22/28nm制程的晶圆厂将于2024年Q4实现量产。 美国亚利桑那州，计划在25年上半年实现N4或4纳米工艺技术的批量生产。 德国德累斯顿特殊制程工厂计划于2024年第四季度开始建设。 在中国台湾，扩大台南科学园的3纳米产能，并且计划在新竹和高雄科学园区建设多个晶圆厂生产2纳米技术。 图表19：台积电晶圆厂扩产计划情况 2.HPC：AI需求爆发，引领快速增长 2.1数据中心：AI需求爆发 2022年，OpenAI推出ChatGPT，带来了人工智能浪潮。此后，全球互联网及云服务大厂陆续加入大模型的军备战争，AI算力需求快速提升。算力需求的可持续性，有望推动台积电数据中心芯片相关代工需求持续增长。 2.1.1训练端：谁在边际增加AI算力投入？ 人工智能实力的提升，是一个互联网及云服务企业甚至于一个国家都不能错过的战斗。 当前我们看到，AI军备战争已经从2023年的少数几家互联网及云服务大厂，向更多地区的更多企业和部门扩展。接下来，更多国家和企业将入场AI军备战争： 更多国家入场：法国、英国、德国、瑞典、越南、新加坡、印度、日本等国家和地区开始加大AI投入。 更多企业增加投入：Meta、OpenAI、以及微软、谷歌等均在加大AI投入。 模型“更大”：随着多模态的发展、各家模型厂商之间的竞争加剧，模型的参数数据量也更大。 图表20：AI训练需求增加：更多国家开始加入AI军备竞赛 图表21：AI训练需求增加：更多企业开始加入AI军备竞赛 图表22：AI训练需求增加：AI模型加速迭代，参数量大幅提升 2.1.2推理端：哪些AI场景和应用在增加？ 我们看到，AI推理相关的算力需求正在海量袭来，而背后的驱动力则包括端侧AI的逐步落地、AI应用从文娱内容领域向更多科技和制造领域扩展等方面。 端侧AI落地 近期AI大模型功能在硬件端落地的浪潮开启：AI PC、AI手机、AI