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1、 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告|首次覆盖报告 2024 年 02 月 20 日 台积电台积电(TSM.N)全球晶圆代工龙头,全球晶圆代工龙头,AI 引领需求增长引领需求增长 全球晶圆代工龙头,全球晶圆代工龙头,利润行业领先利润行业领先。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
2、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。深度绑定全球深度绑定全球 Fabless 厂商,制程及封装厂商,制程及封装技术技术全球领先。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
3、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。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 20
4、27 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。智能手机智能手机:大盘复苏、大盘复苏、AI 高端化推动高端化推动。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: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 9863/11873/13
5、963 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 20 x 2025e P/E,首次覆盖给予“买入”评级。风险提示风险提示: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。财务财务指标指标 2022A 2023A 2024E 2025E 2026E 营业收入(百万新台币)2,263,891 2,161,736 2,612,464 3,133,680 3
6、,658,199 增长率 YoY(%)43 -5 21 20 17 净利润(百万新台币)1,016,901 837,768 986,285 1,187,255 1,396,295 增长率 YoY(%)70.3 -17.6 17.7 20.4 17.6 EPS(新台币元/股)6.30 5.20 6.13 7.37 8.67 EPADS(美元/股)34.5 24.2 23.7 23.5 22.7 P/E-ADS(倍)20.5 24.8 21.1 17.5 14.9 P/S-ADS(倍)9.2 9.6 8.0 6.6 5.7 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 注:股价为 2 月 16 日收盘价,汇
7、率为 1 美元=31.1新台币 买入买入(首次首次)股票信息股票信息 行业 海外 2 月 16 日收盘价(美元)129.03 总市值(百万美元)669,150 总股本(百万股 ADS)5,186 其中自由流通股(%)100%股价走势股价走势 作者作者 分析师分析师 夏君夏君 执业证书编号:S0680519100004 邮箱: 分析师分析师 朱若菲朱若菲 执业证书编号:S0680522030003 邮箱: 相关研究相关研究 1、谷歌-A(GOOGL.O):把握 Alpha,Bet on AI-20240219 2、英伟达(NVDA.O):百川终将归海,AI 奇点到来-20240219 3、超威半
8、导体(AMD.O):CPU 攻城略地,GPU 仍需磨炼-20240219 4、苹果(AAPL.O):AI+硬件龙头,AVP 开启“空间计算”时代-20240219 -20%0%20%40%60%80%100%---112024-01纳斯达克指数台积电(TSM.N)2024 年 02 月 20 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 财务报表和主要财务比率财务报表和主要财务比率 资产负债表(资产负债表(百万元)利润表利润表(百万元)会计会计年度年度 2022A 2023A 2024E 2025E 20
9、26E 会计年度会计年度 2022A 2023A 2024E 2025E 2026E 流动资产流动资产 2052897 2194033 2583619 3193047 4026790 营业收入营业收入 2263891 2161736 2612464 3133680 3658199 现金及现金等价物 1342814 1465428 1753527 2256554 2985240 营业成本 915536 986625 1220044 1446902 1667260 有价证券 218672 222217 222217 222217 222217 研发费用 163262 182370 210533 2
10、52536 294806 应收账款 231340 201938 244043 292732 341730 销售及行政费用 63446 71464 88586 106260 124046 存货 221149 250997 310379 368091 424150 其他运营费用 368 -189 -80 -80 -80 其他流动资产 38922 53453 53453 53453 53453 营业利润营业利润 1121279 921466 1093382 1328063 1572167 非流动资产非流动资产 2911882 3338338 3739517 4119118 4480767 其他损益
11、22912 57705 58344 58344 58344 固定资产 2693837 3064475 3465654 3845255 4206904 利润总额利润总额 1144191 979171 1151726 1386407 1630511 长期投资 68928 129442 129442 129442 129442 所得税费用 127290 141403 165441 199152 234217 无形资产 149117 144421 144421 144421 144421 净利润净利润 1016901 837768 986285 1187255 1396295 其他非流动资产 0 0
12、0 0 0 EPS(新台币元/股)39 32 38 46 54 资产总计资产总计 4964779 5532371 6323135 7312166 8507557 EPADS(美元/股)6.3 5.2 6.1 7.3 8.6 流动负债流动负债 944227 913583 1009785 1103282 1194101 短期债务 0 0 0 0 0 应付账款 412639 397336 491339 582700 671443 其他流动负债 531588 516247 518446 520582 522658 非流动负债非流动负债 1060063 1135525 1135525 1135525 1
13、135525 应付债券 834336 913900 913900 913900 913900 其他非流动负债 225727 221625 221625 221625 221625 负债合计负债合计 2004290 2049108 2145310 2238807 2329626 少数股东权益 14836 24349 22673 20655 18282 普通股 0 0 0 0 0 资本公积 259304 259321 259321 259321 259321 留存收益 2323224 2846884 3543123 4440673 5547619 主要主要财务比率财务比率 其他综合损益 36312
14、5 352709 352709 352709 352709 会计会计年度年度 2022A 2023A 2024E 2025E 2026E 归属母公司股东权益 2945653 3458914 4155153 5052703 6159649 成长能力成长能力 负债和股东权益负债和股东权益 4964779 5532371 6323135 7312166 8507557 营业收入(%)42.6 -4.5 20.9 20.0 16.7 营业利润(%)72.5 -17.8 18.7 21.5 18.4 归属母公司净利润(%)70.3 -17.6 17.7 20.4 17.6 获利获利能力能力 毛利率(%)
15、59.6 54.4 53.3 53.8 54.4 现金现金流量流量表表(百万元)净利率(%)44.9 38.8 37.8 37.9 38.2 会计年度会计年度 2022A 2023A 2024E 2025E 2026E ROE(%)34.5 24.2 23.7 23.5 22.7 经营活动现金流经营活动现金流 1610599 1241967 1579638 1844566 2120225 ROIC(%)税前利润 1144191 979171 1151726 1386407 1630511 偿债偿债能力能力 折旧摊销 437254 532191 598638 670215 738168 资产负债
16、率(%)40.4 37.0 33.9 30.6 27.4 营运资金变动 -5285-12904-14238 净负债比率(%)45.6 42.4 42.2 44.7 48.5 其他经营现金流---234217 流动比率 2.2 2.4 2.6 2.9 3.4 投资活动现金流投资活动现金流-1--1099817 速动比率 1.9 2.2 2.3 2.6 3.1 资本支出-1--1099817 营运能力营运能力 其他投
17、资现金流-108256 43697 0 0 0 总资产周转率 0.5 0.4 0.4 0.5 0.5 筹资活动现金流筹资活动现金流---291722 应收账款周转率 10.5 10.0 11.7 11.7 11.5 借款所得-111960 27909 0 0 0 应付账款周转率 6.0 5.3 5.9 5.8 5.8 股份回购-872 0 0 0 0 每股指标每股指标(美元美元)分红---291722 EPADS(美元/股)6.25 5.16 6.08 7.32 8.60 其他筹资现金流 1
18、97822 58919 0 0 0 每 ADS 经营现金流 9.91 7.64 9.72 11.35 13.04 现金净增加额现金净增加额 277824 122614 288099 503027 728686 每 ADS 净资产 18.12 21.28 25.56 31.08 37.89 估值估值比率比率 P/E-ADS 20.5 24.8 21.1 17.5 14.9 P/B-ADS 7.1 6.0 5.0 4.1 3.4 P/S-ADS 9.2 9.6 8.0 6.6 5.7 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 注:股价为 2 月 16 日收盘价,汇率为 1 美元=31.1 新台币 VY1
19、W0WCWOZBVTV8ObP7NpNqQpNrNeRqQpNiNtRpO7NnMmMxNpMmRwMpPtP 2024 年 02 月 20 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 内容目录内容目录 1.全球晶圆代工龙头,技术制程及封装全球领先.5 1.1 全球晶圆代工龙头,毛利率行业领先.5 1.2 技术制程:逻辑制程领先,3nm 将成为下一增长点.8 1.3 先进封装:3D Fabric 建立护城河.13 1.4 产能规划:加大投入,持续扩产.15 2.HPC:AI 需求爆发,引领快速增长.17 2.1 数据中心:AI 需求爆发.17 2.1.1 训练端:谁在边际增加
20、 AI 算力投入?.17 2.1.2 推理端:哪些 AI 场景和应用在增加?.19 2.1.3 需求端测算:模型训练与推理,全球需要多少卡.22 2.1.4 供给端测算:台积电 CoWoS 产能积极扩张.26 2.2 消费级:PC 大盘复苏,ARM 架构崛起带来结构性增量.26 3.智能手机:大盘复苏,高端化推进 3nm 崛起.29 3.1 AI 手机:高性能 SoC 需求崛起.30 3.2 折叠屏:2024 市场望实现高双位数增长.33 4.盈利预测、估值及投资建议.35 风险提示.39 图表目录图表目录 图表 1:台积电收入及增速.5 图表 2:全球晶圆代工市场份额(按收入).5 图表 3
21、:台积电收入构成:按业务平台.5 图表 4:台积电五大平台.6 图表 5:2022 年台积电收入构成:按下游客户(top15).6 图表 6:台积电毛利率 vs 可比公司.7 图表 7:台积电费用率.7 图表 8:台积电利润及增速.7 图表 9:台积电技术组合.8 图表 10:10nm 以下技术制程路线.9 图表 11:台积电收入构成:按技术制程.9 图表 12:台积电代工 3nm 产品(预估).10 图表 13:台积电逻辑制程产品.11 图表 14:台积电特殊制程产品.12 图表 15:台积电先进封装技术 3D Fabric.14 图表 16:台积电晶圆出货量及增速.15 图表 17:台积电
22、 12 英寸晶圆 ASP.15 图表 18:台积电产能计划.15 图表 19:台积电晶圆厂扩产计划情况.16 图表 20:AI 训练需求增加:更多国家开始加入 AI 军备竞赛.18 图表 21:AI 训练需求增加:更多企业开始加入 AI 军备竞赛.18 图表 22:AI 训练需求增加:AI 模型加速迭代,参数量大幅提升.19 图表 23:AI 推理需求增加:云到端.20 2024 年 02 月 20 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 24:自动驾驶场景仿真:GAIA-1 模型框架.21 图表 25:AI 推理需求增加:AI 应用向更多基础研究领域扩展.22 图
23、表 26:训练所需 GPU 需求按 H100 测算.23 图表 27:推理所需 GPU 需求按 A30 测算.24 图表 28:AI 服务器出货量.24 图表 29:AI 芯片市场份额:2023 年.24 图表 30:国际巨头 AI 芯片布局.25 图表 31:台积电 CoWoS 月产能预测(万片 12 英寸晶圆).26 图表 32:全球 PC 手机出货量:呈现一定的复苏趋势.27 图表 33:Canalys 全球个人电脑市场出货量预测:2024 年望增长 8%.27 图表 34:2024 年兼容 AI 的个人电脑出货量占比有望提升到 19%.27 图表 35:2024 年全球 AI PC 整
24、机出货量将达到约 1300 万台.27 图表 36:2020-2028 年 ARM 和 x86CPU 市场份额.28 图表 37:按 CPU/SoC 类型划分的笔记本出货量.28 图表 38:PC GPU 出货量及增速.28 图表 39:PC GPU 市场份额.28 图表 40:全球智能手机 AP/SoC 芯片市场份额.29 图表 41:2022Q1 全球智能手机 AP/SoC 芯片市场份额-按 Foundry.29 图表 42:2024:全球智能手机出货量预计将恢复增长.30 图表 43:各厂商 AI 手机布局情况.31 图表 44:生成式 AI 智能手机出货预测.31 图表 45:华为小艺
25、实现复杂意图理解-推荐店铺.32 图表 46:小米 HyperMind“习惯学习”功能.32 图表 47:AI Phone 相关芯片及参数.32 图表 48:2023 年全球及国内折叠屏产品发布情况.33 图表 49:全球可折叠智能手机出货量预测.33 图表 50:折叠屏手机芯片及制程.34 图表 51:台积电财务预测:年度.36 图表 52:台积电财务预测:季度.37 图表 53:晶圆代工公司估值.38 2024 年 02 月 20 日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 1.全球晶圆代工龙头全球晶圆代工龙头,技术制程及封装全球领先,技术制程及封装全球领先 1.1 全球
26、晶圆代工龙头全球晶圆代工龙头,毛利率毛利率行业领先行业领先 全球晶圆代工龙头全球晶圆代工龙头,市场份额超过,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)资料来源:公司公告,国盛证券研究所 资料来源:TrendForce,国盛证券研究所 下游应用方面,台积电划分下游应用方面,台积电划分五大业务平台,五
27、大业务平台,HPC 快速增长。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
28、 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 -10%0%10%20%30%40%50%05000000025000200222023收入(亿新台币)yoy0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%21Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3其他中芯国际(SMIC)联电(UMC)格芯(GlobalFoundries)三星(Samsung)台积电(TSMC)0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%200222023OthersDigital Co
29、nsumer ElectronicsAutomotiveInternet of ThingsSmartphoneHigh Performance Computing 2024 年 02 月 20 日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 4:台积电五大平台 台积电五大平台台积电五大平台 平台介绍平台介绍 高性能计算 High-Performance Computing Platform 该平台包括:CPUs,GPUs,NPUs,AI accelerators,related-ASICs,搭载于个人电脑、平板电脑、游戏机、服务器和基站等。主要技术包括 1)提供领先的制程
30、技术和连接技术(射频技术、串行解串器和光互连);2)台积公司 3DFabricTM(3D Si 堆叠和先进封装平台);3)全面的 IP 生态系统。物联网 IoT Platform 该平台包括各种类型的“智能”联网设备,从可穿戴设备、健康监测器和扬声器到家庭自动化设备、城市和制造自动化设备。主要技术包括 1)制造记录良好的工艺技术:55 纳米 ULP、40 纳米 ULP、28 纳米 ULP、22 纳米ULP/ULL 和 12FFC+_ULL;2)用于极低功耗应用的低工作电压(Vdd)技术;3)提供专业技术,包括增强型射频和模拟、嵌入式非易失性存储器、CMOS 图像传感器和 MEMS 传感器;4)
31、晶圆级系统集成(WLSI),包括 3DIC;5)全面的 IP 生态系统。智能手机 Smartphone Platform 该平台为客户提供领先的工艺技术,如 5nm FinFET、6nm FinFET、7nm FinFET Plus 和 7nm FinFET,以及针对高端产品应用的全面 IP,以进一步提高芯片性能、降低功耗和缩小芯片尺寸。数字消费电子 Digital Consumer Electronics Platform 为新兴应用提供创新的智能数字电视(DTV)和机顶盒(STB)片上系统(SoC),例如集成人工智能(AI)画质增强、超分辨率提升至 8K/4K、语音命令人机界面(HMI)、
32、用于云游戏的 120/100Hz高帧率(HFR)等功能的片上系统(SoC)。汽车 Automotive Platform 产品包括智能座舱芯片(16nm FinFET、7nm FinFET 技术)、28nm 嵌入式闪存、28nm、22nm和 16nm 毫米波射频、高灵敏度 CMOS 图像/激光雷达。主要技术包括 1)用于计算密集型 ADAS 应用的先进 CMOS 技术;2)用于 5G 连接和毫米波(mmWave)雷达的射频技术;3)用于下一代微控制器(MCU)和人工智能(AI)存储器的非易失性存储器(NVM)技术;4)用于高灵敏度 CMOS 图像/光探测和测距(LiDAR)传感器的 CMOS图
33、像传感器(CIS)技术;5)用于电源管理集成电路(PMIC)的 BCD 技术;6)汽车 IP 生态系统;7)汽车服务包。资料来源:公司官网,公司公告,国盛证券研究所 客户结构客户结构方面,方面,深度绑定全球深度绑定全球 Fabless 厂商厂商。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)资料来源:Exploresemis,国盛证券研究所 毛利率整体呈
34、毛利率整体呈提升提升趋势,趋势,行业领先行业领先。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、0%5%10%15%20%25%AppleQualcommAMDBroadcomNVIDIAMedia TekIntelMarvellNXPUnisocOmnivisionSonyAmazonSTMicro 2024 年 02 月 20 日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 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、
35、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 资料来源:Wind,国盛证券研究所 图表 7:台积电费用率 图表 8:台积电利润及增速 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 -20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%200222023台积电中芯国际联电格芯华虹半导体世界0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%20
36、0222023研发费用率销售及一般行政费用率-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%0200040006000800000222023净利润(亿新台币)yoy净利率 2024 年 02 月 20 日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 1.2 技术技术制程制程:逻辑制程领先,:逻辑制程领先,3nm 将成为下一增长点将成为下一增长点 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
37、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 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 1)逻辑制程方面)逻辑制程方面,台积电,台积电全球领先,全球领先,3nm 将成为下一增长点将成为下一增长点,2nm 有望有望 2025 年量年量产产。台积电先进制程全球领先。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
38、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。2024 年 02 月 20 日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 10:10nm 以下技术制程路线 时间时间 台积电台积电 三星三星 Intel 2016 年 10nm(FinFET)2017 年 12nm(FinFET)14nm+(FinFET)、14nm+(FinFET)2018 年 7nm(FinFET)8nm(FinFET)2019 年 7+nm(FinFET)7nm(FinFET)10nm(FinF
39、ET)2020 年 5nm(FinFET)2021 年 5nm(FinFET)、4nm(FinFET)2022 年 3nm(FinFET)3nm(GAA)2023 年 7nm(FinFET)2024 年 5nm(GAA)2025 年 2nm(GAA)2nm(GAA)资料来源:台积电官网,钛媒体,三星官网,英特尔官网,电子工程专辑,超能网,ednchina,IT 之家,界面新闻,国盛证券研究所 台积电台积电先进制程占比提升,先进制程占比提升,3nm 将成为下一增长点将成为下一增长点。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
40、: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 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2002220232
41、8nm以上28nm20nm16nm10nm7nm5nm3nm 2024 年 02 月 20 日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 12:台积电代工 3nm 产品(预估)厂商厂商 芯片芯片 用途用途 苹果 M3 PC A18 Pro、A17 Pro 手机 AMD Zen 5 CPU RDNA 4 GPU 高通 骁龙 8 Gen 4 手机 联发科 天玑 9400 手机 英伟达 Blackwell GPU 资料来源:Thelec,芯智讯,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.11 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 13:台积电逻辑
42、制程产品 逻辑制程逻辑制程 介绍介绍 应用领域应用领域 2 纳米(计划)N2 技术采用台积公司第一代奈米片(Nanosheet)晶体管技术,提供全制程节点的性能及功耗进步,预计 2025 年开始量产。3 纳米 N3 为业界最先进的半导体逻辑制程技术,具备最佳的效能、功耗及面积(PPA),是继 5 纳米(N5)制程技术之后的另一个全世代制程,于 2022 年领先业界成功大量量产。满足客户多样化的需求,其中包括为高效能运算应用量身打造的 N3X 制程、以及支持车用客户及早采用业界最先进制程技术的 N3AE 解决方案。5 纳米 N5 是继 7 纳米 FinFET 强效版(N7+)之后第二代使用极紫外
43、光(EUV)技术的制程,于 2020 年领先业界量产。智能手机、高性能计算。7 纳米 N7 是台积电公司量产速度最快的技术之一,并同时针对行动运算应用及高效能操作数件提供优化的制程,于 2018 年领先业界量产。7 纳米 FinFET 强效版(N7+)技术是全球集成电路制造服务领域首个应用极紫外光(EUV)于商业运转的技术,于 2019 年开始量产。N7 及 N7+技术已为客户量产 5G 及高效能运算产品多年,并于 2021 年开始为客户量产消费性电子与车用电子产品。10 纳米 10 纳米鳍式场效电晶体制程技术(Fin Field-Effect Transistor,FinFET)缔造专业积体
44、电路制造服务领域在效能、功耗及面积(Performance,Power,Area;PPA)及推出时程最具综合竞争优势的里程碑,自 2016 年第一季开始接受客户的产品设计定案,并于 2017 年初开始大量出货,成功的支援了主要客户新推出的行动产品。应用处理器、行动通讯基频,以及特殊应用晶片(ASIC)。16/12 纳米 16/12纳米制程拥有当今业界16/14纳米技术的最高效能,与台积电公司 20 奈米系统单晶片制程相较,16/12 纳米速度增快 50%,在相同速度下功耗降低 60%。高阶运算、网路通讯、消费性产品以及车用电子产品。20 纳米 于2014年领先全球半导体制造业成功以双重曝刻(D
45、ouble Patterning)量产客户 20 纳米产品,并于该年度缔造最快速产能提升(fastest ramping)纪录。20 纳米制程技术效能增加了 15%,晶片总耗电减少了三分之一,更能满足效能导向产品及更先进行动运算产品的应用。22 纳米 22 纳米超低功耗制程技术(22nm Ultra-Low Power,22ULP)发展系根基于台积电公司领先业界的 28 纳米制程,并于 2018 年第四季完成所有制程验证。22 纳米超低漏电制程技术(22nm Ultra-Low Leakage,22ULL)已顺利完成开发并于 2018 年第四季按计划开始试产。22ULP 技术以满足影像处理器、
46、数位电视、机上盒、智慧型手机及消费性产品等应用。22ULL能够支援物联网及穿戴式装置相关产品应用。28 纳米 于 2011 年领先专业积体电路制造服务领域推出 28 纳米泛用型(General Purpose)制程技术,并针对客户需求提供业界最完备多样的 28 纳米制程选项,为客户生产更高效能、更节能及更环保的晶片产品。能够支援客户包括中央处理器、图像处理器、高速网路晶片、智慧型手机、应用处理器(AP)、平板电脑、家庭娱乐、数位消费性电子产品、车用装置及物联网等产品应用。40 纳米 于 2008 年领先专业积体电路制造服务领域,采用 40 纳米制程技术为多家客户量产晶片。此一技术结合了 193
47、 纳米浸润式曝光显影制程以及超低介电系数元件连接材料,除了更佳的晶片效能及耗电量优势之外,更创下业界静态随机存取记忆体单位元面积仅有 0.242 平方微米以及巨集尺寸最小的纪录。40 纳米泛用型制程技术适用于高效能的产品应用,例如中央处理器、绘图处理器、游戏机、网路、场域可程式化逻辑闸阵列(FPGA)以及硬碟驱动晶片等产品应用;40 纳米低耗电量及 40纳米低耗电强效版制程则适用于智慧型手机、数位电视(DTV)、机上盒(STB)、游戏晶片及无线网路连接产品等应用;40 纳米超低耗电制程适用于物联网及穿戴式装置相关产品应用。65 纳米 于 2005 年领先专业积体电路制造服务领域成功试产 65
48、纳米晶片,并于 2006 年成功通过 65 纳米制程技术的产品验证,并针对客户需求率先推出低耗电量(Low Power)制程技术。此一制程具备更高的整合性、更好的晶片效能,并拥有创新电源管理技术,能大幅降低耗电量。90 纳米 领先全球于 2004 年 12 月日本半导体展(SEMICON Japan)中,发表已顺利使用浸润式曝光(Immersion Lithography)机台产出 90 纳米晶片、并通过功能验证的研究成果。创新的浸润式曝光技术改写了全球半导体产业的曝光机规格。0.13 微米 领先全球半导体业界,成功开发 0.13 微米系统单晶片(System-on-a-Chip,SoC)铜低
49、介电系数(Cu/Low-K)制程技术,其中重要的关键在于台积公司坚持技术自主开发。应用广泛,消费电子、电脑、行动运算、车用电子、物联网及穿戴式装置等。0.18 微米 领先全球在 1998 年就推出了世界第一个 0.18 微米低耗电制程技术。应用广泛,包括移动电话、无线通讯、平板电脑、蓝芽装置、各式可携式的消费电子产品,以及游戏机产品等。资料来源:公司财报,公司官网,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.12 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 2)特殊制程)特殊制程方面方面,台积电覆盖广泛,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
50、(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 14:台积电特殊制程产品 特殊制程特殊制程 介绍介绍 应用领域应用领域 MEMS 技术 于 2011 年推出全球首个传感器 SoC 制程技术。该技术通过集成台积电业界领先的互补金属氧化物半导体(CMOS)和晶圆堆叠技术来制造单片微机电系统(MEMS)。传感器、陀螺仪、压力表、微流控和生物基因芯片。CMOS 图像传感器 CIS 技术已经完成了从正面照明(FSI)到背面照明(BSI)再到多晶圆堆叠的演进。移动摄像头、全彩夜视安防/物联网摄像头、140db
51、高动态范围(HDR)汽车摄像头、3 晶圆堆叠、电压域全局快门(VDGS)、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)摄像头。eFLASH 非易失性存储器(NVM)包括业界通用的一次性可编程存储器(OTP)、多次可编程存储器(MTP)、闪存(Flash)以及磁性 RAM(MRAM)和电阻式 RAM(RRAM)的下一代NVM。台积电提供晶圆代工最先进、最全面的嵌入式 NVM技术组合,具有最快的计算能力、最小的闪存尺寸和最低的功耗。消费电子、便携式电子、家用电器、智能卡、计算机、有线和无线通信、汽车电子、医疗设备、工业自动化、物联网和可穿戴设备。MS/RF 台积电提供晶圆代工最先进、最全面的混合信号/射频C
52、MOS(MS/RF)技术组合,提供从 0.5m 到 6nm 的选项。4G/5G 蜂窝系统、WiFi 和蓝牙。Analog(模拟)台积电提供代工最具竞争力和成本效益的模拟工艺技术组合,具有高精度、低噪声、低功耗和卓越的成本效益。智能手机、平板电脑、汽车电子、计算机、音频、电子医疗设备和家用电器等。HV(高压)台积电提供晶圆代工最具竞争力的高压(HV)技术组合,高压工艺范围从 0.5 微米(m)到 40 纳米。为面板驱动器提供更高质量的图像,为电视、智能手机、平板电脑、智能手表和其他便携式电子产品等应用提供更低的功耗。BCD 台积电提供晶圆代工最全面、最具竞争力的双极-CMOS-DMOS(BCD)
53、电源管理工艺技术,是第一家将 BCD 电源管理工艺技术引入 12 英寸晶圆生产的晶圆代工厂。台积电BCD 电源管理工艺具有更高的集成度、更小的尺寸、更低的功耗,覆盖 0.6m 至 40nm 的节点。消费电子、通信设备、计算机应用。ULP 台积电业界领先的超低功耗(ULP)技术提供超低漏电(ULL)核心器件、ULL SRAM 和低工作电压(low Vdd)解决方案。ULP 产品组合基于台积电一流的逻辑技术,包括 40nm(40ULP)、22nm ULL(22ULL)和 N12eTM 系列鳍片场效应晶体管(FinFET)技术。IoT 应用,从可穿戴设备、家用电器到工业 4.0 和智慧城市。资料来源
54、:公司官网,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.13 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 1.3 先进先进封装:封装:3D Fabric 建立护城河建立护城河 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。Co
55、WoS 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
56、 形式。2024 年 02 月 20 日 P.14 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 15:台积电先进封装技术 3D Fabric 封装封装 技术技术 介绍介绍 图例图例 InFO InFO_PoP InFO_PoP 是业界首款 3D 晶圆级扇出封装,具有高密度 RDL和 TIV,可集成移动 AP 和 DRAM 封装堆叠,适用于移动应用。InFO_oS InFO_oS 利用 InFO 技术,具有更高密度的 2/2mRDL 线宽/间距,可集成多个用于 5G 网络应用的高级逻辑小芯片。InFO_LSI InFO_LSI 用于 UH-带宽 Chiplet 集成,将 SoC 芯片
57、与高密度本地硅互连(LSI)和 InFO 技术集成。CoWoS CoWoS-S CoWoS-S 技术用于高级 SoC 和 HBM 的硅中介层 2.5D 系统集成。CoWoS-R 利用InFO技术来运用RDL 中介层并服务于小芯片之间的互连,尤其是在 HBM(高带宽存储器)和 SoC 异构集成中。RDL 中介层由聚合物和铜线组成,具有相对的机械柔韧性。CoWoS-L 结合了 CoWoS-S 和 InFO 技术的优点,使用中介层与 LSI(本地硅互连)芯片进行晶粒互连,RDL 层进行电源和信号传输,从而提供最灵活的集成。TSMC-SoIC SoIC_CoW SoIC 技术将同构和异构小芯片集成到一
58、个类似 SoC 的芯片中,具有更小的尺寸和更薄的外形,可以整体集成到高级WLSI(又名 CoWoS 服务和 InFO)中。从外观上看,新集成的芯片就像通用的 SoC 芯片一样,但嵌入了所需的异构集成功能。SoIC_WoW SoIC-WoW 技术通过晶圆堆叠工艺实现异构和均质 3D 硅集成。紧密的键合间距和薄的 TSV 可实现最小的寄生效应,从而实现更好的性能、更低的功耗和延迟以及更小的外形尺寸。WoW 适用于高良率节点和相同芯片尺寸的应用或设计,它甚至支持与第三方晶圆集成。资料来源:台积电官网,AnandTech,国盛证券研究所 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
59、 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。2024 年 02 月 20 日 P.15 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 1.4 产能规划:产能规划:加大投入,持续扩产加大投入,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(GIGAFA
60、B 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 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 图表 18:台
61、积电产能计划 资料来源:公司公告,国盛证券研究所 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:-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%0200400600800092020202120222023晶圆出货量(12英寸晶圆当量,万片)0%5%10%15%20%25%30%004000500060007000200222023ASP(美元/片12英寸晶圆)yoy 2024 年 02 月
62、20 日 P.16 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 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 地点地点 技术节点技术节点 状态状态 美国亚利桑那州 N4/4nm 计划 2025H1 量产 德国德累斯顿 特殊制程 2024Q4 开始建设 日本熊本
63、 16/12nm、28/22nm 计划 2024Q4 量产 中国台湾台南 3nm 扩产 中国台湾新竹 2nm 2025 年 中国台湾高雄 2nm 2025 年 资料来源:台积电法说会,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.17 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 2.HPC:AI 需求爆发,引领快速增长需求爆发,引领快速增长 2.1 数据中心:数据中心:AI 需求爆发需求爆发 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
64、芯片相关代工需求持续增长。2.1.1 训练端:训练端:谁在边际增加谁在边际增加 AI 算力投入?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。2
65、024 年 02 月 20 日 P.18 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 20:AI 训练需求增加:更多国家开始加入 AI 军备竞赛 国家国家 时间时间 事件事件 越南 2024 年 1 月 越南通信传媒部近日发布了一项计划,到 2025 年,越南至少拥有一个越南语大语言模型。越南企业 Vingroup 旗下子公司 VinBigData 开发,第一个向公众开放的越南生成式人工智能大模型 ViGPT。新加坡 2024 年 1 月 新加坡上个月宣布了一项计划,将针对印尼语、马来语和泰语研发大语言模型。日本 2024 年 1 月 日本政府联合日本电气公司、富士通、软银等大型科
66、技公司投入数亿美元,开发日语大型语言模型。英国 2023 年 11 月 英国政府宣布将投资 2.25 亿英镑研发人工智能(AI)超级计算机“Isambard-AI”,助推英国成为 AI 领域的全球领导者。德国 2023 年 10 月 德国的 Julich 超级计算中心也宣布了其建设下一代人工智能超级计算机的计划,使用接近24000 个 Grace Hopper Superchips 和 Quantum-2 InfiniBand,将其提升为全球最强大的人工智能超级计算机,拥有超过 90 exaflops 的人工智能性能。印度 2023 年 10 月 印度电子和信息技术部于 2023 年 10 月
67、 14 日发布了印度人工智能 2023 计划。重点关注了包括计算机基础设施建设、人工智能研究和创新能力提升、国家机器人战略草案草拟、人工智能芯片开发、印度数据集建设等问题。2024 年 1 月 印度数据中心运营商Yotta计划向美国智能芯片制造商英伟达追加购买价值5亿美元的AI芯片,用以强化其人工智能云服务能力。2023 年 12 月,印度数据中心运营商 Yotta 订购约 16000 颗英伟达 H100 芯片,预计到 2024 年 1 月,将有 4096 个 GPU 投入 Yotta 的人工智能云服务。法国 2023 年 6 月 巴黎初创公司 Mistral AI 宣布获得一轮超过 1 亿美
68、元的种子资金,以构建类似 ChatGPT 的大型语言模型和生成式 AI。该公司预计将于明年推出首个 AI 产品,目前的估值已经超过了 2 亿欧元。瑞典 2023 年 12 月 AI Sweden 与 RISE 和 WASP WARA Media&Language 一起,为北欧语言(主要是瑞典语)开发了一个大规模的生成语言模型。资料来源:英伟达业绩会,环球网,澎湃新闻,第一财经,AIse 官网,印度政府电子与信息技术部,国盛证券研究所 图表 21:AI 训练需求增加:更多企业开始加入 AI 军备竞赛 公司公司 时间时间 事件事件 Meta 2024年1 月 Meta 首席执行官扎克伯格宣布,到
69、2024 年底 Meta 将拥有 35 万张英伟达 H100,拥有近 60 万个 GPU 等效算力。Amazon 2024年2 月 为了加强其云业务,亚马逊正在向聊天机器人制造商 Anthropic 投资高达 40 亿美元。亚马逊首席财务官布莱恩奥尔萨夫斯基(Brian Olsavsky)在电话会议上表示,亚马逊预计今年的资本支出将增加,以支持 AWS 的增长,包括对生成式 AI 和大型语言模型的额外投资。谷歌 2024年2 月 2024 年资本支出将继续增加,以支持 AI 的持续投资。微软 2024年2 月 微软首席财务官艾米胡德(Amy Hood)预计,微软的资本开支将在 2024 年一季
70、度显著环比扩大。苹果 2024年2 月 库克在财报会上指出,苹果正全力以赴地投入大量时间和精力于 AI 的研发,并计划在今年晚些时候公布更多细节。资料来源:澎湃新闻,财联社,亿邦动力,中国经济周刊,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.19 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 22:AI 训练需求增加:AI 模型加速迭代,参数量大幅提升 资料来源:英伟达财报 PPT,国盛证券研究所 2.1.2 推理端:哪些推理端:哪些 AI 场景和应用在增加?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
71、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+可穿戴新型便携产品等迭起,AI 赋能硬件产品更智能、交互更顺畅、提升用户体验。2023 年 11 月,Humane 发布无屏幕可穿戴设备 AI Pin,背后是 OpenAI 的 GPT-4 为其提供 AI 能力,可实现语音通话、写文稿、听音乐、处理电子邮件、实时翻译等任务,未来计划增加导航和购物功能。2024 年 1 月,联想携 40 多款产品亮相 CES 2024,其中包括十余款 AI PC。联想宣布个人 AI 助理Lenovo AI Now 将在今
72、年上半年部署到产品上市。2024 年 1 月,三星发布首款 AI 手机 Galaxy S24,全面集成了三星自研的前沿生成式 AI 模型 Gauss,同时,谷歌 AI 大模型 Gemini nano 在其中得到全面应用,为搜索、通话、短信、相机等都配置了 AI 功能。我们预期,端侧 AI 产品的快速普及将为 AI 推理带来大量需求。2024 年 02 月 20 日 P.20 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 23:AI 推理需求增加:云到端 终端应用终端应用 案例公司案例公司 相关产品相关产品 功能功能 AI+可穿戴:Pin Humane AI Pin AI Pin 重不
73、足 40 克,可吸附在衣服等物体表面,无需实体屏幕,可语交互音/投影在手掌交互。AI 模型加持下,AI Pin 可实现写文稿、听音乐、实时翻译等任务,未来计划增加导航和购物功能。AI+可穿戴:吊坠 Rewind Pendant 产品形态类似项链吊坠,可以捕捉所说和所听的内容,转录、加密并完全存储在手机上,提供个性化 AI 能力。AI+可穿戴:眼镜 Meta Ray-Ban 拍摄照片、60 秒视频以及听音乐、接电话等,且支持 Meta AI。AI+可穿戴:AR/VR Meta Meta Quest 3 或接入 Meta AI,可以实现对话,提供做饭、旅游、写作的建议等。AI+可穿戴:MR 苹果
74、Vision Pro 可以接入多模态 AI 助手 Otter,以视频为输入,能完成多模态感知、推理、和上下文学习。AI+可穿戴:耳机 讯飞 iFLYBUDS Nano 现场录、通话录、音视频录。搭载生成式 AI 会议助理 VIAIM,智能提炼、总结关键信息,快速生成会议摘要、提取待办事项、并对待办事项进行跟进。AI+手机 谷歌 Pixel 8 系列 更好的拍照和视频功能,翻译、实时转录消息,检测并过滤垃圾电话,检测用户是否遭遇严重车祸并呼叫紧急服务,Fitbit 将使用生成式 AI 为用户带来个性化指导、动态锻炼建议。引入 Bard 后,Google Assistant 将个性化功能与大模型的
75、推理和生成能力相结合,实现听、说、影响处理能力的全面升级。AI+手机 三星 Galaxy S24 自研生成式 AI 产品 Gauss 将面向 AI 聊天、AI 代码、AI 图片等领域,同时,谷歌 AI大模型 Gemini nano 在其中得到全面应用。AI+手机 苹果 尚未推出 探索 AI 嵌入应用程序。AI+手机 华为 mate 60 华为手机智慧助手小艺具备 AI 大模型能力,在交互、生产力提升和个性化服务三个方向上增强。AI+手机 小米 小米 14 系列 搭载骁龙 8gen3 芯片,基于小米自研的 AI 大模型,澎湃 OS 将实现小爱输入助手、WPS 随手拍、AI 妙画、AI 搜图、AI
76、 写真、AI 扩图、实时字幕等功能。AI+手机 Vivo X100 系列 Vivo OriginOS 4 正式亮相、将大模型能力与系统结合,X100 系列手机将全球首发搭载天玑 9300 旗舰芯片。AI+手机 OPPO Find X6 系列 OPPO 正式推出 AndesGPT 并接入新操作系统 ColorOS 14,Find X6 系列等 6 款机型将首发升级正式版。小布助手支持了内容创作、用机助手、智能摘要、智能消除等各类 AIGC 能力。AI+手机 荣耀 Magic6 系列 荣耀 Magic6 系列将支持自研 70 亿端侧 AI 大模型。AI+PC 联想 联想 AIPC 可以创建本地知识
77、库和运行个人基础大模型,还支持 AI 计算和自然交互。除此之外,联想还通过大模型压缩技术,保证了个人隐私和数据安全,使得 AIPC 能够在本地运行个人大模型,不需要依赖云端操作。AI+PC 三星 Galaxy Book 4 发布首款人工智能(AI)笔记本 Galaxy Book 4 系列笔记本电脑,预计该系列将于2024 年 1 月在韩国上市,之后推向其他地区。AI+智能音箱 亚马逊 Alexa 接入为语音交互定制的大模型,可提供更自然的对话功能和智能家居控制。AI+智能音箱 小米 小爱同学 小米团队结合大模型的对话特点升级了小爱的交互模型。小爱拥有优秀的上下文理解能力;全新沉浸式的对话形态,
78、生成式的结果。具体而言,小爱同学可以写周报、做旅游攻略、制定健身计划,甚至写代码等。AI+智能车 特斯拉 FSD V12 FSD V12 打造基于神经网络的端到端大模型。AI+智能车 蔚来 智驾 基于 BEV+Tansformer 开展无图拓城计划。AI+智能车 小鹏 智驾 基于 BEV+Tansformer 开展无图拓城计划。AI+智能车 理想 座舱+智驾 理想发布自研认知大模型“Mind GPT”,包括对话生成、语言理解、知识问答、逻辑推理等在内的各项能力变得更安全,更准确,也更有逻辑。AI+智能车 华为 问界 M9 问界 M9 在智能座舱和智能驾驶双“天花板”基础上,搭载的黑科技包括:鸿
79、蒙智能座舱、华为智能驾驶、HUAWEI xPixel、HUAWEI AR-HUD、AI 大模型、传感联邦、HUAWEI SOUND 等。AI+机器人 特斯拉 Optimus 特斯拉的全自动驾驶系统 FSD 直接被应用在 Optimus 身上,机器人采用了与汽车一样的视觉感知,使用摄像头输入数据,以神经网络进行计算。AI+机器人 英伟达 Eureka(机器人训练工具)Eureka 可以教会机器人复杂的运动控制技能,比如转笔、打开抽屉和柜子、抛球和接球、操作剪刀。AI+机器人 Meta Habitat3.0(机器 人 训 练 工具)Habitat 3.0 是第一个支持在多样化、逼真的室内环境中,就
80、人机交互任务进行大规模训练的模拟器。资料来源:各公司官网,官方微博,澎湃新闻,财联社,IT 之家,华尔街见闻,量子位,金融界,钛媒体,新浪,中国证券网,经济观察网,36 氪,快科技,每日经济新闻,科创版日报,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.21 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 领域破圈 我们认为,接下来生成式 AI 的应用,除了可以在内容领域以外,会在更多的领域和圈层落地。首先,以自动驾驶领域为例,各类 AI 工具被广泛地应用在数据合成、4D 标注、感知模型、决策规划模型、以及当前的端到端模型探索中。其中,由于 1)数据采集成本日益提高、2)真实场景的数
81、据采集涉及隐私安全信息,3)有效 corner case 的收集密度太低等原因,自动驾驶的训练往往面临数据不足的问题。基于此,自动驾驶领域一些企业,如 Wayve,已经开始通过生成式 AI 模型来创建驾驶场景视频,用以更好地辅助自动驾驶端侧模型的开发。英国创业公司 Wayve 在 2023 年 6 月首次推出了 GAIA-1(Generative Artifitial Intelligengce for Autonomy)、并在 2023 年 9 月更新了最新进展。GAIA-1 模型核心是一个基于自回归 Transformer 的世界模型(world model):在输入视频、文本、动作指引后
82、,能预测序列中下一组图像 token;这些预测的图像 token 不仅在视觉上连贯、而且和此前的文字和动作指引保持一致。随后,视频解码器(video diffusion model)将这些图像 token 转换回像素空间。除了 Wayve 以外,Tesla 也在尝试通过建立仿真场景来辅助自动驾驶模型的训练。Tesla 在 CVPR 2023 workshop 展示了其“General World Model”,市场普遍认为其除了可以为自动驾驶决策规划模型的训练提供“模拟器”环境外、后续作用还可能体现在自动驾驶算法本身。我们认为,生成式 AI 模型有望大大降低自动驾驶模型训练的门槛、以及提升决策
83、规划的能力天花板。图表 24:自动驾驶场景仿真:GAIA-1 模型框架 资料来源:Scaling GAIA-1:9-billion parameter generative world model for autonomous driving,作者为 Anthony Hu、Lloyd Russell 等,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.22 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 其次,在生物及材料科学领域,我们也看到了生成式 AI 在蛋白质预测、新型材料生成等“AI For Science(AI4S)”方面的巨大潜力。谷歌 Deepmind 旗下的 Alpha
84、fold 是生物医学领域比较早出圈的 AI 工具,此前就可以进行单链蛋白质的预测、以及后续扩展至具有多条蛋白质链的复合物。2023 年 10月底,新一代 Alphafold 进一步加强,不仅可以预测蛋白质结构,还可以进行对核酸、小分子配体等生物分子结构的预测。该工具有助于加速生物医学的进展。谷歌 Deepmind 旗下的另一个工具 GNoMe,则是将类似能力应用在了新材料的发现上。GNoMe 基于图神经网络对晶体材料进行预测和筛选。当前 GNoMe 发现了 220万种新晶体材料,而且将预测材料稳定性的准确率从 50%拉高到 80%。微软MatterGen的突破则在于,可以针对所需要的特性,直接
85、生成相应的新型材料。MatterGen 基于类似 Diffusion Model 的方法,为晶体材料选取了定制的扩散过程、得出基础模型。然后引入适配器模块,在带有属性标签的附加数据集上对基础模型进行微调,最终引导生成的结果符合目标属性约束。这一技术有望大大加快设计所需特性材料的速度。图表 25:AI 推理需求增加:AI 应用向更多基础研究领域扩展 模型及工具名模型及工具名称称 所属公司所属公司 时间时间 技术技术 成果成果 新一代Alphafold 谷歌Deepmind 2023 年 10 月 原有 Alphafold 是单链蛋白预测的突破,Alphafold-Multitimer 扩展到具有
86、多条蛋白质链的复合物。新一代 Alphafold 在此基础上进一步拓展。新一代 Alphafold 不仅可以预测蛋白质结构,还可以进行对核酸、小分子配体等生物分子结构的预测。该工具有助于加速生物医学的进展。GNoMe 谷歌Deepmind 2023 年 11 月 GNoMe 基于图神经网络(GNN),将已知的稳定材料生成候选结构,然后对这些候选结构进行筛选。筛选得出的结果进行结构稳定性的验证,随后作为新的训练数据再给到 Gnome、用以改进预测能力。谷歌使用 GNoMe 工具,发现了 220 万种新晶体材料,而且将预测材料稳定性的准确率从 50%拉高到 80%。MatterGen 微软 202
87、3 年 12 月 基于类似 Diffusion Model 的方法,为晶体材料选取了定制的扩散过程、得出基础模型。然后引入适配器模块,在带有属性标签的附加数据集上对基础模型进行微调,最终引导生成的结果符合目标属性约束。MatterGen 可以针对所需要的特性,直接生成相应的新型材料。这些生成的材料具有结构的独特性和新颖性。资料来源:新智元,量子位,澎湃新闻,国盛证券研究所 从内容生成,到自动驾驶场景仿真、到材料定制,我们认为后续生成式 AI 在科技、制造等研究及生产领域可以带来更多推理需求、也创造更多产业价值。2.1.3 需求端需求端测算:模型训练与推理,全球需要多少卡测算:模型训练与推理,全
88、球需要多少卡 我们用粗略的测算,来估计当前全球企业在 AI 模型的训练和推理过程中所需要的算力芯片的量级:2024 年 02 月 20 日 P.23 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 首先从训练的角度,我们以 GPT-4(根据 SemiAnalysis,约 1.8 万亿参数、13 万亿训练数据)作为基础,假设后续几年全球各国大模型数量持续增加、模型参数继续攀升,则按我们的测算,至 2030 年,全球累计需要相当于 2000 万张 H100 的等量算力需求。图表 26:训练所需 GPU 需求按 H100 测算 2023e 2024e 2025e 2026e 2027e 2028e
89、 2029e 2030e 国家数 3 5 5 6 7 8 9 10 科技巨头数/国家 3 5 5 5 5 5 5 5 模型数/科技巨头企业 3 4 5 5 5 5 5 5 模型参数扩容速度:10%10%10%10%10%10%10%Token 数:十亿 13000 14300 15730 17303 19033 20937 23030 25333 模型参数量:十亿 1800 1980 2178 2396 2635 2899 3189 3508 Flops/token/模型参数量-训练 6 6 6 6 6 6 6 6 峰值算力 TFLOPS-H100 SXM 989 989 989 989 98
90、9 989 989 989 算力利用率假设 21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%总计卡数需求:百万张 0.6 2.6 3.9 5.6 7.9 11.0 14.9 20.1 每年新增卡数需求:百万张 2.0 1.3 1.7 2.3 3.0 4.0 5.1 资料来源:The economics of large language models,作者为 SUNYAN,semianalysis,英伟达官网,myzaker,国盛证券研究所测算。其次从推理的角度,我们同样以 GPT-4(根据 SemiAnalysis,约 1.8 万亿参数、13 万亿训练数据)作
91、为基础,假设后续几年全球各国大模型数量持续增加、模型参数继续攀升、应用迭代带来的用户访问用量持续提升,则按我们的测算,至 2030 年,全球累计需要1.16 亿张相当于 A30 的等量算力需求。2024 年 02 月 20 日 P.24 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 27:推理所需 GPU 需求按 A30 测算 2023e 2024e 2025e 2026e 2027e 2028e 2029e 2030e 每次查询次数/访问 8 10 11 13 14 16 17 19 每次查询输入字数 50 50 50 50 50 50 50 50 每次查询输出字数 200 200
92、 200 200 200 200 200 200 字数/token 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 token 数/访问 2667 3167 3667 4167 4667 5167 5667 6167 国家数 3 5 5 6 7 8 9 10 科技巨头数/国家 3 5 5 5 5 5 5 5 模型数/科技巨头企业 3 4 5 5 5 5 5 5 单个模型每月访问:亿次 5 6 6 7 8 9 9 10 单模型访问次数/年:百万 6000 6840 7680 8520 9360 10200 11040 11880 模型参数扩容速度 10%10%10
93、%10%10%10%10%模型参数量:十亿 1800 1980 2178 2396 2635 2899 3189 3508 Flops/token/模型参数量-推理 2 2 2 2 2 2 2 2 峰值算力 TFLOPSA30 165 165 165 165 165 165 165 165 算力利用率假设 21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%21.3%总计卡数需求:百万张 1.4 7.7 13.8 23.0 36.4 55.1 81.0 115.9 资料来源:The economics of large language models,作者为 SUNYAN,s
94、emianalysis,英伟达官网,myzaker,国盛证券研究所测算。AI 服务器服务器、AI 芯片芯片市场快速发展。市场快速发展。TrendForce 预计 2023 年 AI 服务器(包含搭载 GPU、FPGA、ASIC 等)出货量近 120 万台,同比增长 38.4%,占整体服务器出货量近 9%,至 2026 年将占 15%,并且上修 2022-2026 年 AI 服务器出货量 CAGR 至 22%。而 AI 芯片 2023 年出货量将增长 46%。NVIDIA GPU 为 AI 服务器市场搭载主流,市占率约 60-70%,其次为云计算自主研发的 ASIC 芯片、市占率逾 20%。图表
95、 28:AI 服务器出货量 图表 29:AI 芯片市场份额:2023 年 资料来源:TrendForce,国盛证券研究所 资料来源:TrendForce,国盛证券研究所 0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%05000250020222023(E)2024(F)2025(F)2026(F)AI服务器出货量(千台)英伟达AISC其他 2024 年 02 月 20 日 P.25 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 巨头加速自研芯片,带来台积电先进制程需求提升。巨头加速自研芯片,带来台积电先进制程需求提升。
96、在算力芯片如此紧缺的当下,众多互联网及云服务厂商当然也不能把鸡蛋放在一个篮子里既不够安全、又太贵。当前的 AI 芯片赛道,除了种子选手英伟达之外,还有两类重要的阵营:1)以 AMD 和 Intel为代表的 GPU 专业级新选手,2)以谷歌 TPU、微软 Athena 等为代表的云厂商自研芯片。目前均在加快推出自研芯片产品。我们预计,其中由台积电代工的包括英伟达 B100、微软自研两款芯片 Maia 100 和Microsoft Azure Cobalt、谷歌 TPU、特斯拉自研芯片 D1、Meta 自研芯片 MTIA、AMD 的 MI300X 与 MI300A 等。图表 30:国际巨头 AI
97、芯片布局 公司公司 芯片芯片 发布时间发布时间 代际代际 制程制程 设计设计 主要用途主要用途 亚马逊亚马逊 Trainium 2020 1 5nm 自研 训练 亚马逊亚马逊 Inferentia2 2022 2 5nm 自研 推理 谷歌谷歌 TPU v5 2023 5 5nm/7nm 自研 训练 谷歌谷歌 Maple 2025(E)1 5nm marvell technology 谷歌谷歌 Cypress 2025(E)1 5nm 自研 微软微软 Azure Maia 100 1 5nm 自研 训练和推理 微软微软 Azure Cobalt 100 2023 1 5nm 自研 计算 微软微软
98、 Athena 2024(E)1 5nm 自研 训练和推理 微软微软 Cascade 2024(E)1 5nm 自研 AMD Instinct MI300X 2023 1 5nm/6nm 自研 训练和推理 AMD MI300A 2023 1 5nm/6nm 自研 训练和推理 英特尔英特尔 Habana Gaudi3 2024(E)3 5nm Habana Labs 训练 英伟达英伟达 NVIDIA HGX H200 2023 2 4nm 自研 训练和推理 英伟达英伟达 NVIDIA B100 2024(E)1 3nm 自研 训练 特斯拉特斯拉 D1 2021 1 7nm 自研 训练 Meta
99、MTIA v1 2023 1 7nm 自研 推理 资料来源:The Information reporting,热点科技,新智元,亚马逊官网,钛媒体,半导体行业观察,芯东西,The Information,机器之心,快科技,澎湃新闻,IT 之家,科创板日报,tweaktown,英伟达官网,AMD 官网,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.26 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 2.1.4 供给端供给端测算:测算:台积电台积电 CoWoS 产能产能积极扩张积极扩张 为了应对客户在为了应对客户在 AI 领域不断增长的需求,台积电目前正在积极扩产领域不断增长的需求,
100、台积电目前正在积极扩产 CoWoS 产能产能。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,为了应对当前不断增长的算力需求,台积电积极扩产 CoWoS。台积电表示 2024 年 CoWoS 产量将翻倍,预计在 2025 年还将继续扩产。我们对台积电 CoWoS 产能做出如下预测:图表 31:台积电 CoWoS 月产能预测(万片 12 英寸晶圆)资料来源:台湾电子时报,中关村在线,国盛证券研究所测算 AI 相关业务高速增长,相关业务高速增长,2027 年年贡献将达贡献将达 15-20%。据台积电法说会,台积电预计未来几年 AI 相关销售额 CAGR 达到 50
101、%。在 2027 年公司将从 AI 应用处理器上获得 15-20%(high-teens)的比例收入。台积电还预计 CoWoS、3D-IC、SoIC 市场在未来几年内 CAGR 将超过 50%。2.2 消费级消费级:PC 大盘复苏,大盘复苏,ARM 架构崛起带来架构崛起带来结构性增量结构性增量 此前此前 PC 市场同比降幅已逐步收窄,市场同比降幅已逐步收窄,2024 年年 PC 行业将迎来换机周期。行业将迎来换机周期。此前,全球 PC市场受疫情影响需求旺盛,2020-2021 年出货量同比增长 13.1%/15.7%至 3.0/3.5 亿台,2022 年疫后需求减弱、渠道库存积压影响下,下降
102、16.5%至 2.9 亿台。经过一年时间,渠道库存逐步去化,2023Q2 全球出货量同比降幅从 Q1 的-29%收窄至-14%,Q3-Q4 进一步收窄到-8%、-2.7%。根据 Canalys,2024 年全球个人电脑市场出货量预计同比增长 8%。英特尔在 2023Q4财报业绩会议上表示,预计 2024 年全球个人电脑出货将为低个位数增速。核心的驱动因素包括:库存去化完成。联想早在 2023 年 8 月的业绩会上便表示“PC 渠道库存消化即将结束,出货和激活的趋势变得更加一致”。IDC 的数据亦显示,2023Q3 全球 PC出货量降幅大幅收窄。PC 去库已经持续超过 1 年的时间,我们认为,2
103、024 年全球 PC 市场预计恢复正常供需循环。Window10 到 11 的升级周期。根据微软官网,Windows 10 将在 2025 年 10 月14 日终止支持。我们预计 PC 换机有望在 2024 年受益于 Windows10 向Windows11 的切换。AI PC 带动换机。2024 年为 AI PC 的元年,各家企业纷纷布局,将允许消费者在PC 终端体验大模型推理能力,从而带动消费者换机。024624Q1e24Q2e24Q3e24Q4e25Q1e25Q2e25Q3e25Q4eCoWoS月产能预测(万片晶圆)2024 年 02 月 20 日 P.27 请仔细阅读本报告末页声明请仔
104、细阅读本报告末页声明 图表 32:全球 PC 手机出货量:呈现一定的复苏趋势 图表 33:Canalys 全球个人电脑市场出货量预测:2024 年望增长 8%资料来源:IDC,国盛证券研究所 资料来源:Canalys,国盛证券研究所 尤其是尤其是 AI PC,当前市场,当前市场 AI PC 产品均采用最先进、最优秀的产品均采用最先进、最优秀的 PC 产品。根据各机构预产品。根据各机构预测,测,AI PC 有望在有望在 2026 年占据一半以上的年占据一半以上的 PC 市场份额。市场份额。AI PC 有望对有望对单机单机算力要求算力要求更高,更高,带来对台积电先进制程的需求带来对台积电先进制程的
105、需求提升。提升。Canalys 认为,2024 年兼容 AI 的个人电脑出货量占比有望从 2023 年 10%提升到19%,2027 年预计提升至 60%。根据群智咨询预测,2024 年全球 AI PC 整机出货量将达到约 1300 万台。在 2025年至 2026 年,AI PC 整机出货量将继续保持两位数以上的年增长率,并在 2027 年成为较为主流的 PC 产品类型。图表 34:2024 年兼容 AI 的个人电脑出货量占比有望提升到 19%图表 35:2024 年全球 AI PC 整机出货量将达到约 1300 万台 资料来源:Canalys,国盛证券研究所 注:兼容 AI 个人电脑的定义
106、是作为一种基本基准,符合最基本规格的个人电脑,能够运行如 Cortana和 Siri 等数字助手、视频背景虚化和语音文字等基本功能。资料来源:群智咨询,国盛证券研究所 1)PC CPU:ARM 崛起崛起带来台积电需求提升带来台积电需求提升。PC CPU 由 x86 阵营的英特尔和 AMD 占据大头,但 Arm 架构(苹果、高通、英伟达等)快速崛起,其中我们预计非英特尔的参与者均由台积电代工。据群智咨询,随着更多芯片厂商推出 Arm 架构的 PC 芯片,Arm 架构的 CPU 市场份额有望从 2022 年的 13%提升至 2028 年的 27%。以笔记本为例,ARM、AMD 合计市场份额将由 2
107、022 年的 30%提升至 2027 年的 40%。ARM 架构崛起的结构性变化趋势下,有望带来台积电代工需求的提升。0204060801001Q153Q151Q163Q161Q173Q171Q183Q181Q193Q191Q203Q201Q213Q211Q223Q221Q233Q23出货量(百万台)出货量(百万台)9%10%19%37%53%60%0%10%20%30%40%50%60%70%20222023E2024E2025E2026E2027E兼容AI个人电脑出货量占比兼容AI个人电脑出货量占比07%28%56%79%0%10%20%30%40%50%60%70%
108、80%90%02040608002023E2024E2025E2026E2027EAI PC出货量(百万台,LHS)AI PC渗透率(RHS)2024 年 02 月 20 日 P.28 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 36:2020-2028 年 ARM 和 x86CPU 市场份额 图表 37:按 CPU/SoC 类型划分的笔记本出货量 资料来源:群智咨询,国盛证券研究所 资料来源:Counterpoint,国盛证券研究所 2)PC GPU:有望企稳增长,有望企稳增长,主要厂商由台积电代工主要厂商由台积电代工。据 JPR,2023Q3 全球 PC
109、GPU 出货量为 7190 万片,环比增长 16.8%。JPR 预估,PC GPU 在 2022-2026 年 CAGR 为 4.18%,并到 2026 年出货量将逼近 50 亿片,未来五年内独立 GPU(dGPU)的 PC 渗透率将达到 30%。PC GPU 主要厂商为英特尔、AMD、英伟达,我们预计均主要由台积电代工,比如英伟达 RTX40 系列、AMD RX7000 系列、英特尔 ARC 系列等均由台积电代工。图表 38:PC GPU 出货量及增速 图表 39:PC GPU 市场份额 资料来源:JPR,国盛证券研究所 资料来源:JPR,国盛证券研究所 0%10%20%30%40%50%6
110、0%70%80%90%100%202020212022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028EOthersx86ARM0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2019 2020 2021 2022 2023F2024F2025F2026F2027FARMAMDIntel0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%22Q323Q223Q3AMD英特尔英伟达 2024 年 02 月 20 日 P.29 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 3.智能智能手机手机:大盘复苏,:大盘复苏,高端化推进高端化推进 3
111、nm 崛起崛起 台积电的手机业务基本覆盖下游苹果、安卓手机重点客户。台积电的手机业务基本覆盖下游苹果、安卓手机重点客户。在手机业务方面,台积电深度绑定苹果、高通、联发科等头部手机芯片设计厂商。据 Counterpoint,智能手机芯片组市场前五分别为联发科、高通、苹果、紫光展锐、三星,除三星外合计市场份额超过90%。按 Foundry 划分,2022Q1 台积电市场份额为 69.9%,三星市场份额为 30.0%。图表 40:全球智能手机 AP/SoC 芯片市场份额 图表 41:2022Q1 全球智能手机 AP/SoC 芯片市场份额-按 Foundry 资料来源:Counterpoint,国盛证
112、券研究所 资料来源:Counterpoint,国盛证券研究所 全球手机市场持续疲软,当前市场已呈现一定复苏迹象。我们预计:大盘:出货量有望实现温和增长,Canalys 预计 2024 年手机全球出货量增长 4%。高端化机会:高端化有望推动 SoC 先进制程需求的增加,关注折叠屏手机、AI 手机等高端化机会。未来,在苹果、小米 OV 等安卓智能手机更新换代以及 AI 手机升级的推动下,我们预计台积电 3nm 技术收入将持续提升。首先,首先,全球智能手机过去两年需求疲软,当前市场呈现初步的复苏迹象。全球智能手机过去两年需求疲软,当前市场呈现初步的复苏迹象。回看 2023 年,据 Canalys,2
113、023Q4 全球智能手机市场同比增长 8%至 3.2 亿台,相比较 Q1-Q3 分别同比下降 13%/10%/1%,Q4 恢复增长。2023 全年出货量为11.4 亿台,跌幅较 2022 年收窄至 4%。展望 2024 年,随着消费者换机、消费者购买力趋稳,手机市场有望复苏。Canalys预测,全球智能手机出货量预计将在 2024 年同比增长 4%。Counterpoint 预计 2024年市场增速大约为 3%。0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%22Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3SamsungunisocAppleQualcommMedia
114、tek台积电,69.90%三星,30%其他,0.10%台积电三星其他 2024 年 02 月 20 日 P.30 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 42:2024:全球智能手机出货量预计将恢复增长 资料来源:Canalys,国盛证券研究所 手机大盘手机大盘 2024 年有望温和复苏,而高端年有望温和复苏,而高端化化有望推动有望推动 SoC 先进制程需求的增加。先进制程需求的增加。从整从整机环节来看,高端化机会包括:机环节来看,高端化机会包括:AI 手机:AI 手机的技术方向仍在探索中,各个厂商积极布局,短期使得应用更智能、交互更顺畅,长期可从被动智能升级为主动智能。AI
115、手机对 SoC 性能提出更高要求。我们预计,苹果的 A18、高通骁龙 8 Gen 4、联发科天玑 9400 等均采用 3nm 工艺。折叠屏手机:折叠屏符合消费者既要大屏、又要轻便的需求,渗透率仍有较大提升空间,望持续高增,2024 年可能实现高双位数增长。我们预计折叠屏手机后续也有望向 3nm 升级。3.1 AI 手机手机:高性能高性能 SoC 需求崛起需求崛起 AI 手机方面,近期,各大手机厂商加速推进“手机手机方面,近期,各大手机厂商加速推进“手机+大模型大模型”。海外:谷歌发布了搭载 AI 基础模型的 Google Pixel 8 系列手机,三星发布 Galaxy S24 智能手机,苹果
116、发布 A17 Pro 芯片、探索 AI 嵌入应用程序。国内:华为 Mate60 接入盘古大模型;小米 14 系列搭载澎湃 OS 将 AI 大模型植入系统、并将率先支持 NPU 部署;Vivo OriginOS 4 正式亮相、将蓝心大模型能力与系统结合,新旗舰 X100 手机首发搭载;OPPO 正式推出 AndesGPT 并接入新操作系统 ColorOS 14;荣耀宣布 Magic6 系列将支持自研 70 亿端侧 AI 大模型。2024 年 02 月 20 日 P.31 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 43:各厂商 AI 手机布局情况 公司公司 最新最新 AI 手机发布时
117、间(机手机发布时间(机型)型)芯片芯片/模型模型 应用应用 华为 2023 年 8 月(mate60)麒麟 9000S 华为助手小艺具备 AI 大模型能力,在交互、生产力提升和个性化服务三个方向上增强。苹果 2023 年 9 月(iPhone15 Pro/Pro Max)A17Pro 探索 AI 嵌入应用程序。高通 2023 年 10 月 骁龙 8 Gen 3 AI 性能提升了 98%,高通 AI 引掌实现了终端设备上支持运行 100亿参数的模型,并且针对70亿参数LLM每秒能够生成20个token。谷歌 2023 年 10 月(Pixel 8 Pro)Gemini AI 模型 Google
118、Assistant 将个性化功能与大模型的推理和生成能力相结合,实现听、说、影响处理能力的全面升级。小米 2023 年 10 月(14)骁龙 8 Gen 3 基于小米自研的 AI 大模型,澎湃 OS 将实现小爱输入助手、WPS随手拍、AI 妙西、AI 搜图、AI 写真、AI 扩图、实时字幕等功能。VIVO 2023 年 11 月(X100)天玑 9300 将大模型能力与系统结合,全球首发搭载天玑 9300 旗舰芯片。OPPO 2024 年 1 月(Find X7)AndesGPT 模型 在 AndesGPT 加持下,OPPO 手机助手“小布”能实现更加自然流畅的对话,以及提供对话式内容创作、日
119、程管理与通话摘要等服务。IQOO 2023 年 11 月(IQOO 12)骁龙 8 Gen 3 自研电竞芯片 Q1,针对日活用户榜前 500 的游戏进行逐个分析,通过芯片优化设计和自研算法提升,实现真正的低时延插帧。三星 2024 年 1 月(Galaxy S24)骁龙 8 Gen 3 三星发布首款 AI 手机 Galaxy S24,谷歌模型加持。S24 拥有全新搜索功能 Circle to Search,用户只需在图片或视频上做画圈、划线等简单手势操作,就可搜索。还包括通话中实时翻译,AI 组织和优化笔记内容生成大纲,AI 优化照片和对视频进行慢动作补帧,生成流畅视频画面等功能。荣耀 202
120、4 年 1 月(Magic6)骁龙 8 Gen 3 支持荣耀自研的 70 亿参数的端侧 AI 模型,为用户提供智能化的个性化服务。资料来源:高通官方,VIVO 官方,智东西,澎湃新闻,IT 之家,证券时报,站长之家,搜狐网,华为之家,小米官方,小米公众号,快科技,经济观察报,华尔街见闻,蓝鲸财经,财联社,国盛证券研究所 AI 智能手机将迎来快速增长。智能手机将迎来快速增长。根据 Counterpoint Research,预估 2024 年会成为生成式AI 智能手机的关键元年,预估出货量将达到 1 亿台、在全球智能手机市场渗透率将达到8%,到 2027 年出货量将达到 5.22 亿台、复合年增
121、长率为 83%,在全球智能手机市场的渗透率达 40%。图表 44:生成式 AI 智能手机出货预测 资料来源:Counterpoint,国盛证券研究所 注:该机构对“生成式 AI 手机”的定义,划分到 AI 智能手机类目下,指可以使用生成式 AI 来创建原创内容、可以本地运行 AI 模型。2024 年 02 月 20 日 P.32 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 短期看,AI 手机的应用更智能、交互更顺畅。通过端侧大模型,AI phone 将会使得 AI至少在文字、图片、音视频等模态,以及通话、出行规划、运动健身、日常办公等场景落地。例如,AI Phone 将可以在图片上实现魔
122、法消除、在音频上实现去除噪音、过滤垃圾电话、提供动态锻炼建议等等。展望未来,终端有望通过端侧大模型训练,成为符合用户日常习惯、私人定制的个性化“AI 助理”,从被动响应到主动智能。图表 45:华为小艺实现复杂意图理解-推荐店铺 图表 46:小米 HyperMind“习惯学习”功能 资料来源:量子位,国盛证券研究所 资料来源:IT 之家,国盛证券研究所 我们预计我们预计 AI 手机对手机对 SoC 性能要求性能要求大幅大幅提升,推动提升,推动 3nm 制程需求增长。制程需求增长。目前 AI 手机搭载芯片如谷歌 Tensor G3、高通骁龙 8Gen3、联发科天玑 9300 等。未来,在苹果、小米
123、OV 等安卓智能手机更新换代以及 AI 手机升级的强劲需求下,我们预计将搭载更高阶的苹果 A18 Pro、高通骁龙 8Gen4、联发科天玑 9400 等 3nm 制程技术芯片。台积电预计3nm 技术收入将在 2024 年增长 2 倍以上,占公司代工收入的 15%左右(包括 N3P 和N3X)。图表 47:AI Phone 相关芯片及参数 厂商厂商 谷歌谷歌 苹果苹果 高通高通 联发科联发科 芯片 Tensor G3 A17pro 骁龙 8Gen3 天玑 9300 工艺 4nm 3nm 4nm 4nm CPU 架构 1+4+4 2+4 1+5+2 4+4 构成 1 个 Cortex-X3 超大核
124、、4个 Cortex-A715 大核、4 个Cortex-A510 小核 2个性能大核+4个能效小核 1 个 X4 超大核、5 个A720 大核、2 个 A520 小核 4 个 Cortex-X4 超大核、最高主频 3.25GHz+4 个 CortexA720 大核 2.0GHz GPU 10 核心 Arm Mali-G715 6 核 Adreno750 12 核 Immortalis-G720 晶 体 管(亿)190 227 资料来源:CNMO 手机中国,智东西,芯智讯,机器之心 Pro,高通官网,快科技,证券时报,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.33 请仔细阅读本报告
125、末页声明请仔细阅读本报告末页声明 3.2 折叠屏:折叠屏:2024 市场望市场望实现高双位数增长实现高双位数增长 折叠屏方面,其符合消费者既要轻便又要大屏的需求,中国折叠机市场规模高速增长。折叠屏方面,其符合消费者既要轻便又要大屏的需求,中国折叠机市场规模高速增长。需求端看,2023 年虽然手机市场出货量整体下滑,但是折叠屏手机表现出高速增长。根据Counterpoint,2023H1全球折叠屏手机大约出货460万,其中中国贡献约50%。根据 IDC,2023Q1-3 中国折叠屏手机出货量同比大幅增长 53%、173%、90%,Q3手机销售旺季出货量高达近 200 万台。供给端看,2023 年
126、,各厂商继续推出大量折叠屏手机产品。2023Q1-3,华为大约占据国内折叠屏手机的 31.7%,OPPO、三星和荣耀各自占据 15%-20%。华为、Vivo、小米的折叠机主要面向国内市场,主要的产品包括 Mate X3、P60 Pocket、Vivo X Fold2、Vivo X Flip。OPPO、三星、荣耀、摩托罗拉则面向全球市场。图表 48:2023 年全球及国内折叠屏产品发布情况 资料来源:Counterpoint,国盛证券研究所 展望展望 2024 年,全球折叠屏手机市场有望实现高双位数增长。年,全球折叠屏手机市场有望实现高双位数增长。据 Counterpoint 预测,2023 年
127、全球折叠屏手机有望实现 1670 万销量,2024 年则望超 3000 万台,同比增长83%,预计未来折叠机渗透率仍有较大提升空间。图表 49:全球可折叠智能手机出货量预测 资料来源:Counterpoint,国盛证券研究所 1316.730.61.10%1.50%2.60%0.0%0.5%1.0%1.5%2.0%2.5%3.0%05520222023E2024E全球可折叠智能手机出货量(百万台)渗透率 2024 年 02 月 20 日 P.34 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 以 OPPO、VIVO、小米、三星、荣耀、一加、谷歌等折叠屏手机为例,基本采
128、用 5nm 及更先进制程的 SoC,我们预计后续有望向 3nm 进行升级。图表 50:折叠屏手机芯片及制程 手机手机 芯片芯片 制程制程 OPPO Find N2 第一代骁龙 8+4nm OPPO Find N2 Flip 联发科天玑 9000 4nm OPPO Find N3 骁龙 8 Gen2 4nm 华为 Mate X3 骁龙 8+4nm Huawei P50 Pocket 骁龙 888 5nm Huawei P60 Pocket 骁龙 8 Gen2 4nm TECNO Phhantom V Fold 联发科天玑 9000 4nm vivo X Fold 2 骁龙 8 Gen2 4nm
129、vivo X Fold+骁龙 8+4nm vivo X Flip 第一代骁龙 8+4nm 谷歌 Pixel Fold Tensor G2 4nm Motorola Razr 40 骁龙 7 Gen1 4nm Motorola razr 40 Ultra 骁龙 8+旗舰芯片 4nm 荣耀 Magic V2 骁龙 8 Gen2 领先版 4nm 三星 Galaxy Z Fold 5 骁龙 8 Gen2 4nm 三星 Galaxy Z Flip5 骁龙 8 Gen2 4nm Xiaomi MIX Fold 3 骁龙 8 Gen2 领先版 4nm OnePlus Open 骁龙 8 Gen2 4nm 资
130、料来源:OPPO 官网,华为官网,澎湃新闻,快科技,IT 之家,中关村在线,Phantom 官网,VIVO 官网,ZAKER 科技号,网易新闻,荣耀官网,小米官网,OnePlus Open 官网,国盛证券研究所 2024 年 02 月 20 日 P.35 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 4.盈利预测盈利预测、估值及投资建议、估值及投资建议 1)收入端: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%。其中:i)高性能计算 HPC 有望实现较快增长,主要动力来自于数据中心 AI 芯片需求提升、消费级芯片随
131、大盘复苏及高端化。我们预计 2024-2027 年 HPC 业务同比增速分别为30%/27%/23%。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%,2027 年 AI 应用处理器将贡献 15-20%比例收入。消费级芯片方面,PC 市场大盘望迎来复苏,AI PC 引领升级,以及
132、ARM 架构崛起有望带来台积电需求提升。ii)智能手机方面,我们预计 2024 年手机大盘复苏以及 AI 手机等高端化加速推进。未来,在苹果、小米 OV 等安卓智能手机更新换代以及 AI 手机升级的强劲需求下,将推动台积电 3nm 技术收入持续提升。我们预计 2024-2027 年手机业务同比增速分别为17%/14%/12%。iii)IoT、汽车及其他数字消费电子方面,我们预计业务保持相对稳健增长。2)毛利率:我们预计随着先进制程 5nm、3nm 占比持续提升,公司毛利率或实现温和提升。3)费用率:台积电研发费用率、销售及行政费用率过去几年均保持相对稳定,我们预计后续将延续稳定趋势。4)净利润
133、:我们预计公司 2024-2026 年净利润为 9863/11873/13963 亿新台币,同比增长 18%/20%/18%。2024 年 02 月 20 日 P.36 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 51:台积电财务预测:年度(亿新台币)(亿新台币)2022 2023 2024e 2025e 2026e 收入收入 22,639 21,617 26,125 31,337 36,582 高性能计算 9,324 9,340 12,159 15,451 18,960 智能手机 8,889 8,138 9,529 10,862 12,122 IoT 1,961 1,647 1,
134、702 1,957 2,153 汽车 1,164 1,327 1,475 1,697 1,866 数字消费电子 562 480 506 542 569 同比增速同比增速 43%-5%21%20%17%高性能计算 59%0%30%27%23%智能手机 28%-8%17%14%12%IoT 47%-16%3%15%10%汽车 74%14%11%15%10%数字消费电子 1%-14%5%7%5%毛利 13,484 11,751 13,924 16,868 19,909 毛利率 60%54%53%54%54%研发费用率 7%8%8%8%8%销售及一般行政费用率 3%3%3%3%3%营业利润 11,21
135、3 9,215 10,934 13,281 15,722 营业利润率 50%43%42%42%43%净利润 10,169 8,378 9,863 11,873 13,963 净利率 45%39%38%38%38%资料来源:公司公告,国盛证券研究所 注:分业务数据根据披露占比计算得出、可能存在误差。2024 年 02 月 20 日 P.37 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 52:台积电财务预测:季度(亿新台币)(亿新台币)1Q23 2Q23 3Q23 4Q23 1Q24e 2Q24e 3Q24e 4Q24e 收入收入 5,086 4,808 5,467 6,255 5,7
136、72 6,088 6,792 7,474 高性能计算 2,238 2,116 2,296 2,690 2,651 2,882 3,161 3,465 智能手机 1,729 1,587 2,132 2,690 2,044 2,046 2,447 2,993 IoT 458 385 492 313 421 402 513 366 汽车 356 385 273 313 328 390 376 381 数字消费电子 102 144 109 125 104 157 115 131 同比增速同比增速 4%-10%-11%0%13%27%24%19%高性能计算 11%-8%-4%2%18%36%38%29%
137、智能手机-12%-22%-15%13%18%29%15%11%IoT 17%-10%-20%-38%-8%4%4%17%汽车 45%44%-11%-17%-8%1%38%22%数字消费电子-31%-10%-11%0%2%9%5%4%毛利 2,865 2,602 2,966 3,318 3,067 3,241 3,622 3,994 毛利率 56%54%54%53%53%53%53%53%研发费用率 8%9%9%8%8%8%8%8%销售及一般行政费用率 3%3%3%3%3%3%3%3%营业利润 2,312 2,020 2,281 2,602 2,406 2,544 2,845 3,138 营业利
138、润率 45%42%42%42%42%42%42%42%净利润 2,069 1,817 2,108 2,383 2,186 2,304 2,561 2,812 净利率 41%38%39%38%38%38%38%38%资料来源:公司公告,国盛证券研究所 注:分业务数据根据披露占比计算得出、可能存在误差。我们选取全球晶圆代工头部公司格芯、联电、中芯国际、华虹半导体作为可比公司,可比公司 FY 2024/FY2025 的平均 P/E 为 27x/16x。台积电作为全球晶圆代工龙头、市占率超过 50%,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,供给端将延续其先进制程
139、技术优势、并将进一步受益于产能扩张。我们看好台积电后续的收入和利润增长,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 20 x 2025e P/E,首次覆盖给予“买入”评级。2024 年 02 月 20 日 P.38 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 53:晶圆代工公司估值 股票简称股票简称 股票代码股票代码 EPS(美元)(美元)P/E FY2024E FY2025E FY2026E FY2024E FY2025E FY2026E 格芯 GFS.O 1.3 2.1 3.7 39.9 25.2 14.6 联电 2303.TW 0.
140、13 0.16 0.21 11.9 9.7 7.4 中芯国际 0981.HK 0.1 0.1 0.1 30.2 18.1 13.4 华虹半导体 1347.HK 0.1 0.2 0.2 25.5 12.5 10.7 平均值平均值 26.9 16.4 11.5 资料来源:Bloomberg,国盛证券研究所 注:截止 2024 年 2 月 16 日收盘,EPS 来自 Bloomberg 一致预期。2024 年 02 月 20 日 P.39 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 风险提示风险提示 PC、手机、手机终端需求复苏不及预期。终端需求复苏不及预期。如果手机、PC 等消费电子终端需求
141、复苏不及预期,将会导致上游晶圆代工市场不及预期。算力需求不及预期。算力需求不及预期。目前算力资源较为稀缺,如果未来算力需求不及预期,那或将对相关算力基础设施供应方产生影响。AI 行业政策监管超预期。行业政策监管超预期。人工智能将对社会和经济产生深远影响,国内外均在审议出台AI 相关监管法规制度。此外地缘政策也会影响 AI 算力的提供。若政策监管超预期,或将一定程度影响公司业务。假设和测算误差风险假设和测算误差风险。本文对全球企业在 AI 模型的训练和推理过程中所需要的算力芯片、CoWos 产能等测算均基于一系列假设,可能会与现实情况有所偏差,从而使得测算存在误差。2024 年 02 月 20
142、日 P.40 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 免责声明免责声明 国盛证券有限责任公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告的信息均来源于本公司认为可信的公开资料,但本公司及其研究人员对该等信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的资料、意见及预测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,可能会随时调整。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息及资料
143、保持在最新状态,对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司力求报告内容客观、公正,但本报告所载的资料、工具、意见、信息及推测只提供给客户作参考之用,不构成任何投资、法律、会计或税务的最终操作建议,本公司不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。投资者应当充分考虑自身特定状况,并完整理解和使用本报告内容,不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。投资者应注意,在法律许可的情况下,本公司及其本公司的关联机构可能会持有本报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易,也可能为这些公司正在提供或争
144、取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。本报告版权归“国盛证券有限责任公司”所有。未经事先本公司书面授权,任何机构或个人不得对本报告进行任何形式的发布、复制。任何机构或个人如引用、刊发本报告,需注明出处为“国盛证券研究所”,且不得对本报告进行有悖原意的删节或修改。分析师声明分析师声明 本报告署名分析师在此声明:我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,本报告所表述的任何观点均精准地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法,结论不受任何第三方的授意或影响。我们所得报酬的任何部分无论是在过去、现在及将来均不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。投资评
145、级说明投资评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 评级评级 说明说明 评级标准为报告发布日后的 6 个月内公司股价(或行业指数)相对同期基准指数的相对市场表现。其中 A 股市场以沪深 300 指数为基准;新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为基准,美股市场以标普 500 指数或纳斯达克综合指数为基准。股票评级 买入 相对同期基准指数涨幅在 15%以上 增持 相对同期基准指数涨幅在 5%15%之间 持有 相对同期基准指数涨幅在-5%+5%之间 减持 相对同期基准指数跌幅在 5%以上 行业评级 增持 相对同期基准指数
146、涨幅在 10%以上 中性 相对同期基准指数涨幅在-10%+10%之间 减持 相对同期基准指数跌幅在 10%以上 国盛证券研究所国盛证券研究所 北京北京 上海上海 地址:北京市东城区永定门西滨河路 8 号院 7 楼中海地产广场东塔 7 层 邮编:100077 邮箱: 地址:上海市浦明路 868 号保利 One56 1 号楼 10 层 邮编:200120 电话: 邮箱: 南昌南昌 深圳深圳 地址:南昌市红谷滩新区凤凰中大道 1115 号北京银行大厦 邮编:330038 传真: 邮箱: 地址:深圳市福田区福华三路 100 号鼎和大厦 24 楼 邮编:518033 邮箱: