TSMC (TSM) Spotlight: De foundry van 21e-eeuws goud

De leider in halfgeleiders

Naarmate elektronica en microchips hun weg vonden naar vrijwel elk product, van wasmachines tot camera’s en telefoons, werden hun fabrikanten steeds grotere en belangrijkere bedrijven.

De eerste dominante spelers in de ontluikende tech‑industrie werden opgericht in de VS, met bedrijven als Intel (INTC ) en IBM (IBM ). Kort daarna verschoof de industrie naar Azië, eerst naar Japan en vervolgens naar Taiwan, die profiteerden van een combinatie van hoogwaardig arbeid en lagere kosten.

Deze kostenverschuiving werd een langdurig voordeel. Ervaring en opgehoopt R&D‑werk maakten van de Aziatische chip‑foundries reuzen die vandaag de meeste wereldwijde chip‑voorziening produceren.

Naast bijna de hele industrie domineert één bedrijf het meest geavanceerde chipproductieproces: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, of TSMC.

Een staatsgeleide initiatief

TSMC werd in 1987 opgericht, op initiatief van de Taiwanese overheid om de chipindustrie van het land vanaf nul op te bouwen. Het was een spin‑off van het overheids­onderzoeksinstituut ITRI (Industrial Technology Research Institute).

Dit gebeurde nadat industrie‑leiders zoals Texas Instruments en Intel de kans hadden afgewezen, en alleen Philips bereid was een joint venture te ondertekenen en $58 M & IP’s te investeren in ruil voor 27,5 % in TSMC.

Vandaag bezit de Taiwanese overheid nog steeds 6 % van TSMC, en verkocht Philips al haar TSMC‑aandelen in 2008.

Dr. Morris Chang speelde een cruciale rol bij de oprichting van het bedrijf. Geboren in China en met 25 jaar ervaring bij Texas Instruments, wordt hij herinnerd als de “vader van halfgeleiders”.

Bron: The Curiosity Chronicle

Inbreuk op Intel’s bedrijfsmodel

Destijds waren er tal van “fabless” chipproducenten, bedrijven die de chips ontwierpen maar geen eigen productiefaciliteiten hadden; die productie werd dan uitgevoerd door bedrijven als Intel (een fab, of foundry, is de industriële term voor een chip‑fabriek).

Dit kwam grotendeels doordat de productie apparatuur kostte van $50 M tot $100 M om siliciumwafers te graveren en om te zetten in computerchips.

Bron: eTeknix

Het chip‑fabricageproces is zeer complex en leunt op een ultra‑gespecialiseerde toeleveringsketen, waarbij de foundry (fab) verantwoordelijk is voor het zo efficiënt mogelijk samenstellen van diverse productiemiddelen (wafers, lithografie, verwarming, doping, verpakking, assemblage, enz.).

Bron: EITC

Als gevolg hiervan kon Intel niet alleen hoge prijzen vragen, maar zelfs fabless‑producenten dwingen om het recht te hebben op ontwerp. Intel kon later een eigen concurrerend ontwerp in‑house laten produceren.

TSMC vond zijn weg in de industrie door de eerste pure “foundry” te worden, die productiediensten aanbiedt zonder te concurreren met zijn fabless‑klanten.

Destijds lag TSMC technologisch achter, maar dit aanbod bleek zeer succesvol. Vroege klanten waren onder andere bedrijven als Broadcom (AVGO ), en later Apple (AAPL ), Nvidia (NVDA ), AMD (AMD ), enz.

TSMC ging in 1994 naar de beurs in Taiwan, en werd in 1997 genoteerd aan de NYSE, hetzelfde jaar dat het een capaciteit van 1 miljoen siliciumwafers bereikte.

Opkomst van een technologische reus

De olifant in de kamer

Een andere factor in het succes van TSMC was de toewijding aan R&D. Vastbesloten om snel de technologische kloof met de industrie‑leiders te dichten, investeerde het bedrijf enorme bedragen in nieuwe machines en onderzoek.

Het grote eigendom van de Taiwanese overheid was in de beginjaren ook belangrijk. De overheid was tevreden met de voortgang van het bedrijf in de industrie en de hoog‑waarde banen, en gaf niet veel om een snelle terugverdientijd van haar geld.

Na verloop van tijd werd TSMC de semiconductor‑foundry, met niet minder dan 59,5 % van de omzet van de sector, ver voor zijn grootste concurrent Samsung (16,1 %).

Bron: Eric Flaningam

Dit leiderschap wordt in de loop van de tijd sterker, met TSMC dat een zeer groot deel van de sector‑groei sinds 2019 heeft veroverd en een Q2‑2024‑omzetaandeel van 62 % bereikt.

Bron: SemiWiki

Leiderschap in geavanceerde nodes

Vanuit een eerlijke productpartner is TSMC geleidelijk de technologische leider van de industrie geworden, vooral in de “leading edge” chips.

Chips worden over het algemeen geclassificeerd op basis van de grootte van hun processor.

In het algemeen worden alle nodes boven 16‑28 nanometer (nm) beschouwd als legacy‑halfgeleiders. Ze blijven zeer belangrijk voor de wereldeconomie, omdat ze het grootste deel van het wereldwijde halfgeleiderverbruik voor apparaten, auto’s, infrastructuur, defensie‑apparatuur, enz. uitmaken. Deze chips zijn echter grotendeels een commodity met zeer lage marges voor de producenten.

Bron: Techovedas

Daarentegen worden de recentste nodes waar het grootste deel van de winst in de sector wordt gemaakt, vaak meer gevraagd dan de foundries kunnen leveren, en dat geldt vooral voor TSMC.

Vandaag leidt het bedrijf in de meest geavanceerde node, 3 nm, en de aankomende 2 nm is nog meer in trek, naar verwachting groter dan 5 nm en 3 nm samen.

Massaproductie van TSMC’s 2 nm‑node wordt verwacht te starten in 2025. Het zal waarschijnlijk een krappe concurrentie met Samsung worden, dat ook al 2 nm‑ en 1,4 nm‑productielijnen voorbereidt.

Bron: TSMC

Een keerpunt voor TSMC was in 2010, toen Apple het koos als leverancier voor de chips van zijn iPhones, waarvan de verkoop explodeerde. De afgelopen twee decennia zijn smartphones en geavanceerde computers en datacenters (of HPC—High‑Performance Computing) de kernapplicaties voor de meest geavanceerde chips, die de industrie vooruit stuwen en de enorme R&D‑kosten betalen.

Bron: TSMC

Tot op de dag van vandaag is Apple nog steeds de grootste afnemer van TSMC, gevolgd door Nvidia.

Bron: Moomoo

EUV

Wat de kleinste en meest geavanceerde nodes uniek maakt, is dat ze een nieuwe technologie gebruiken die EUV (Extreme UltraViolet lithografie) wordt genoemd, een upgrade ten opzichte van de eerdere DUV (Deep UltraViolet).

Momenteel is EUV een monopolie van het Nederlandse bedrijf ASML (ASML ), de enige fabrikant van EUV‑lithografiemachines.

In 2019 werden TSMC’s 7 nm‑node‑chips gemaakt met het eerste EUV‑proces, waardoor klantproducten in hoge volumes op de markt konden komen.

De volgende stap, een lithografiemachine genaamd High NA (Numerical Aperture) EUV, wordt nu naar halfgeleider‑foundries verzonden: naar Intel in december 2023, en naar TSMC een jaar later; Samsung zou deze naar verwachting in 2025 ontvangen.

Het moet worden opgemerkt dat, naast de productie zelf, de ontwerpkosten voor chips met steeds kleinere processoren bijna exponentieel groeien, wat aangeeft dat de race naar kleinere processoren op een gegeven moment afnemende meeropbrengsten kan opleveren.

Bron: Quatr

China, VS‑fabrieken & handelsoorlogen

Het ongemakkelijke diplomatieke status van Taiwan

Vanwege het belang van geavanceerde chipproductie voor AI, defensie en de tech‑industrie in het algemeen, is dit een zeer strategisch belangrijke sector.

Tegelijkertijd beschouwt de Chinese regering Taiwan officieel als een “rebellieuze provincie van China”, en niet als een onafhankelijk land. Een situatie die momenteel de officiële positie is van de meeste landen, inclusief de VS (“One China‑beleid”), met bijvoorbeeld een verklaring van Joe Biden in 2024 dat de “VS ondersteunt geen onafhankelijkheid van Taiwan”.

Tegelijkertijd armt de VS Taiwan om zich te verdedigen tegen een mogelijke Chinese invasie en heeft herhaaldelijk gesuggereerd dat het een oorlog met China zou aangaan bij een aanval op het eiland.

TSMC als doelwit?

Dit plaatst TSMC, als producent van de belangrijkste industrie van het eiland, in een moeilijke geopolitieke positie.

Enerzijds is het een technologische leider in een de‑facto (maar niet de‑jure) onafhankelijk land onder de beschermende paraplu van de VS.

Aan de andere kant zou het het primaire doelwit kunnen worden in elke militaire actie, waarbij Amerikaanse wetgevers zelfs suggereren dat de VS zelf klaar moet staan om de fabrieken van TSMC te bombarderen om te voorkomen dat China ze in geval van een invasie in bezit krijgt.

Dit idee kreeg sterke steun van Elbridge Colby, nu de nominatie van Trump voor Under Secretary of Defense for Policy.

Bron: Elbridge Colby

TSMC‑Amerikaanse fabrieken

Onder het geopolitieke risico van een onderbreking van de Taiwanese levering, heeft de VS TSMC onder druk gezet om meer fabrieken op het vasteland van Amerika te openen.

Dit leidde tot plannen sinds 2020 om een grote foundry in Arizona te openen, waaraan in 2022 een tweede fab werd toegevoegd, waardoor de totale investering $40 B bedroeg.

Bron: TSMC

De verhuizing is niet zonder problemen verlopen, aangezien TSMC moeite heeft om voldoende getrainde lokale werknemers te vinden en meldingen van conflicten door verschillen in werkcultuur tussen Taiwanese en Amerikaanse medewerkers heeft.

Desondanks zou de eerste productie in 2025 moeten starten voor de eerste fab, en is de productierendement (de efficiëntie van correct gegraveerde chips, een belangrijke industriële metric) nu hoger in Phoenix dan in Taiwan.

De tweede fab start de productie in 2028 voor 3 nm‑ en 2 nm‑processen. Een derde fab werd zelfs aangekondigd die zich zal richten op het 2 nm‑proces en verder, met productie die eind dit decennium moet beginnen.

Handelsoorlog‑neveneffecten

Naarmate de VS probeert de toegang tot geavanceerde technologieën in China te beperken, vooral voor computing en AI, wordt de halfgeleiderindustrie van het land onderworpen aan beperkingen en sancties.

Dit begon met een verbod op de export van EUV‑machines naar China, gevolgd door een steeds groeiende lijst van verboden producten, inclusief alle geavanceerde chips.

Als dit was gelukt, zou het geweldig nieuws zijn geweest voor niet‑Chinese chip‑fabrikanten.

In plaats daarvan heeft dit China ertoe aangezet om haar binnenlandse foundry‑capaciteit zo agressief mogelijk te ontwikkelen. Aan de basis van deze inspanning staan de staatsbedrijven SMIC en Huawei.

SMIC beweert een 5 nm‑proces te hebben ontwikkeld zonder EUV. China kijkt ook naar het ontwikkelen van eigen EUV‑lithografie, en naar het vervangen van de volledige internationale halfgeleider‑toeleveringsketen door binnenlandse fabrikanten.

Onder de mogelijke alternatieven voor EUV, en zelfs voor High‑NA EUV, zijn de volgende oplossingen voorgesteld:

• Het bouwen van een massieve cyclotron (deeltjesversneller) om de ASML‑type lithografiemachines te vervangen.
• Het repliceren van ASML‑machines, een taak die grotendeels wordt uitgevoerd door Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE).
• Een heroriëntatie op fotonica, een veld waarin het Westen geen significant voordeel heeft, en dat de toekomst van computing zou kunnen zijn.
  • Neuromorfe chip‑ontwerpen worden ook overwogen, vooral voor AI‑toepassingen.

Op de lange termijn zou dit de grootste bedreiging voor TSMC kunnen vormen, meer dan de traditionele rivalen. Dit komt omdat China al meer dan 50 % van de wereldwijde chip‑voorziening verbruikt.

Dus zou het bedrijven als SMIC de binnenlandse vraag kunnen geven om op te schalen tot een omvang waarin ze TSMC kunnen evenaren, terwijl ze profiteren van belastingvoordelen, toegang tot kapitaal en andere voordelen die de Chinese overheid biedt aan een strategische sector.

TSMC‑financiën

Voor een industrieel bedrijf had TSMC een opmerkelijk hoge brutomarge van 57,8 % in Q3 2024, 3 % hoger dan het voorgaande jaar. Dit zet zich om in een even indrukwekkende nettowinstmarge van 42,8 %. Het bedrijf heeft zeer weinig schulden, met totale verplichtingen gelijk aan het beschikbare contant geld.

De aandelenkoers is sinds het dieptepunt aan het einde van de pandemie verdrievoudigd en in de afgelopen tien jaar verdrievoudigd.

Het bedrijf begon in 2004 dividend uit te keren en heeft het dividend per aandeel nooit verlaagd.

Conclusie

TSMC is misschien wel de belangrijkste chip‑ en halfgeleiderfabrikant ter wereld. Het bedrijf heeft een lange geschiedenis van het opbouwen van een solide concurrentievoordeel, eerst met eerlijkere deals, en daarna met een blijvend leidend voordeel in kwaliteit, technologie en opbrengsten, waardoor het consequent indrukwekkende marges kan genereren, vooral voor een productie‑onderneming.

Als gevolg hiervan, hoewel het niet zonder concurrentie is, met Samsung en Intel als serieuze tegenstanders, ligt het ver achter in marktaandeel ten opzichte van de onbetwiste leider. Het zal waarschijnlijk jaren duren voordat Chinese foundries kunnen inhalen.

Een investering in TSMC is niet zonder risico’s; de grootste is echter vrijwel volledig buiten de controle van het management van het bedrijf. Zou er een Chinese invasie van Taiwan plaatsvinden, dan zou dit de productiecapaciteit van het bedrijf zeker verwoesten en mogelijk de fabrieken vernietigen of zien worden geconfisqueerd door wat dan een vijandige buitenlandse natie zou zijn.

Daarom moeten investeerders in het bedrijf niet alleen monitoren of de technologische en productie‑excellente voordelen van TSMC blijven bestaan, ook ten opzichte van SMIC en andere Chinese bedrijven, maar ook de wereldwijde geopolitieke situatie.