TSMC (TSM) Spotlight: 2000-talets guldfabrik

Halvledarledaren

As elektronik och mikrochip började finnas i praktiskt taget varje produkt, från tvättmaskiner till kameror och telefoner, blev deras tillverkare allt större och viktigare företag.

De första dominerande aktörerna i den spirande teknikindustrin etablerades i USA, med företag som Intel (INTC ) och IBM (IBM ). Kort därefter skiftade industrin mot Asien, där Japan och sedan Taiwan drog nytta av kombinationen av högkvalitativ arbetskraft och lägre kostnader.

Denna kostnadsförskjutning blev en långsiktig fördel. Erfarenhet och ackumulerad FoU-insats förvandlade de asiatiska chipfabrikerna till jättar, som idag producerar största delen av den globala chipförsörjningen.

Förutom nästan hela industrin dominerar ett företag den mest avancerade chipproduktionsprocessen: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, eller TSMC.

Ett statligt initiativ

TSMC grundades 1987, på initiativ av den taiwanesiska regeringen för att bygga landets chipindustri från grunden. Det var en avknoppning från den statliga forskningsinstitutet ITRI (Industrial Technology Research Institute).

Detta skedde efter att branschledare som Texas Instruments och Intel avböjde möjligheten, där endast Philips var villig att teckna ett joint venture och investera 58 miljoner dollar & IP:n i utbyte mot 27,5 % i TSMC.

Idag äger den taiwanesiska regeringen fortfarande 6 % av TSMC, och Philips sålde alla sina TSMC-aktier 2008.

Dr. Morris Chang var avgörande i grundandet av företaget. Född i Kina, och med 25 års erfarenhet från Texas Instruments, kommer han att bli ihågkommen som “semiconductorns fader”.

Källa: The Curiosity Chronicle

Skär in i Intels affärsmodell

På den tiden fanns det många ”fabless” chipproducenter, företag som designade chippen men saknade tillverkningsanläggningar, och fick detta arbete gjort av företag som Intel (en fab, eller foundry, är branschtermen för en chipfabrik).

Detta berodde till stor del på att tillverkningen krävde utrustning värd 50–100 miljoner dollar för att gravera kiselplattor och omvandla dem till datorkomponenter.

Källa: eTeknix

Chipstillverkningsprocessen är mycket komplex och förlitar sig på en ultra-specialiserad leveranskedja, där foundry (fab) ansvarar för att så effektivt som möjligt samla den olika tillverkningsutrustningen (plattor, litografi, uppvärmning, dopning, paketering, montering, etc.).

Källa: EITC

Som ett resultat kunde Intel inte bara begära höga priser utan även tvinga fabless-producenter att ha rätt att designa. Intel kunde senare introducera sin egen konkurrerande design som produceras internt.

TSMC kom in i industrin genom att vara den första rena ”foundry”, som erbjöd tillverkningstjänster utan att konkurrera med sina fabless‑kunder.

Vid den tiden låg TSMC efter i tekniken, men detta erbjudande visade sig mycket framgångsrikt. Tidiga kunder inkluderade företag som Broadcom (AVGO ), och senare Apple (AAPL ), Nvidia (NVDA ), AMD (AMD ), etc.

TSMC börsnoterades i Taiwan 1994 och listades på NYSE 1997, samma år den nådde en kapacitet på 1 miljon kiselplattor.

Uppgången för en teknikjätte

Elefanten i rummet

En annan faktor i TSMC:s framgång var dess engagemang för FoU. Fast besluten att snabbt överbrygga den tekniska klyftan med branschledarna, investerade företaget enorma summor i ny maskinvara och forskning.

Den stora ägandelen av den taiwanesiska regeringen var också viktig under de tidiga åren. Regeringen var nöjd med företagets framsteg i industrin och högvärdiga jobb och brydde sig inte så mycket om en snabb avkastning på sina pengar.

Med tiden blev TSMC den semiconductor‑foundry, med inte mindre än 59,5 % av industrins intäkter, långt före sin största konkurrent, Samsung (16,1 %).

Källa: Eric Flaningam

Detta led blir starkare med tiden, där TSMC har fångat en mycket stor del av industrins tillväxt sedan 2019 och Q2 2024:s intäktsandel nådde 62 %.

Källa: SemiWiki

Leder inom avancerade noder

Från sin början som en mer rättvis produktionspartner har TSMC successivt blivit teknikledaren i branschen, särskilt inom ”leading edge”-chip.

Chipar klassificeras generellt efter storleken på deras processor.

Generellt anses alla noder över 16–28 nanometer (nm) vara legacy‑semiconductor. De är fortfarande mycket viktiga för den globala ekonomin, eftersom de utgör majoriteten av världens semiconductor‑förbrukning för hushållsapparater, bilar, infrastruktur, försvarsutrustning etc. Dessa chip är dock mestadels en vara med mycket låga marginaler för producenterna.

Källa: Techovedas

I kontrast är de senaste noderna där största delen av industrins vinst genereras, ofta med mer efterfrågan än vad foundryna kan leverera, och detta gäller särskilt för TSMC.

Idag leder företaget inom den mest avancerade noden, 3 nm, och den kommande 2 nm är ännu mer efterfrågad, förväntas vara större än 5 nm och 3 nm kombinerat.

Massproduktion av TSMC:s 2 nm-nod förväntas starta 2025. Det kommer sannolikt att bli en hård konkurrens med Samsung, som också har börjat förbereda 2 nm- och 1,4 nm-produktionslinjer.

Källa: TSMC

En vändpunkt för TSMC var 2010, när Apple valde dem som leverantör för chippen i sina iPhones, vars försäljning sköt i höjden. Under de senaste två decennierna har smartphones samt avancerade datorer och datacenter (eller HPC – High‑Performance Computing) varit kärnan för de mest avancerade chippen, drivit industrin och betalat för de enorma FoU‑kostnaderna.

Källa: TSMC

Än idag är Apple fortfarande TSMC:s största kund, följt av Nvidia.

Källa: Moomoo

EUV

Det som gör de minsta och mest avancerade noderna unika är att de använder en ny teknik kallad EUV (Extreme UltraViolet lithography), en uppgradering från den tidigare DUV (Deep UltraViolet).

För närvarande är EUV ett monopol för det nederländska företaget ASML (ASML ), den enda tillverkaren av EUV‑litografimaskiner.

År 2019 tillverkades TSMC:s 7 nm‑nodchip med den första EUV‑processen, vilket levererade högvolymkundprodukter till marknaden.

Nästa steg, en litografimaskin kallad High NA (Numerical Aperture) EUV, skickas nu till semiconductor‑foundries, till Intel i december 2023, och till TSMC ett år senare, och Samsung förväntas få den år 2025.

Det bör noteras att bortom själva produktionen ökar designkostnaderna för chip med allt mindre processorer nästan exponentiellt, vilket indikerar att tävlingen om mindre processorer i framtiden kan ge avtagande avkastning.

Källa: Quatr

Kina, USA-fabriker & handelskrig

Taiwans besvärliga diplomatiska status

På grund av vikten av avancerad chipproduktion för AI, försvar och teknikindustrin i allmänhet är detta en mycket strategiskt viktig industri.

Samtidigt anser den kinesiska regeringen officiellt Taiwan som en “rebellisk provins i Kina”, och inte ett självständigt land. En situation som för närvarande är den officiella ståndpunkten för de flesta länder, inklusive USA (“One China‑policy”), med exempelvis ett uttalande av Joe Biden 2024 att “USA stödjer inte Taiwans självständighet”.

Samtidigt USA beväpnar Taiwan för att försvara mot en potentiell kinesisk invasion och har upprepade gånger antytt att de skulle gå i krig med Kina vid ett angrepp på ön.

TSMC som mål?

Detta placerar TSMC, som producent av den viktigaste industrin på ön, i en svår geopolitisk situation.

Å ena sidan är det en teknologisk ledare i ett de‑facto (men inte de‑jure) självständigt land under USA:s skyddsområde.

Å andra sidan kan det bli huvudmålet i någon militär handling, där amerikanska lagstiftare till och med föreslår att USA självt bör vara redo att bomba TSMC:s fabriker för att förhindra Kina från att ta dem i händelse av en invasion.

Denna idé stöddes starkt av Elbridge Colby, now Trump’s nominee for Under Secretary of Defense for Policy.

Källa: Elbridge Colby

TSMC:s amerikanska fabriker

Med den geopolitiska risken för en avbrott i Taiwans leverans har USA pressat TSMC att öppna fler fabriker på det amerikanska fastlandet.

Det ledde till planer sedan 2020 att öppna en stor foundry i Arizona, där en ytterligare fab lades till 2022, vilket ökade den totala investeringen till 40 miljarder dollar.

Källa: TSMC

Flytten har inte varit utan problem, då TSMC har svårt att hitta tillräckligt utbildade lokala arbetare och rapporter om konflikter som uppstår på grund av skillnader i arbetskultur mellan taiwanesiska och amerikanska anställda.

Trots detta bör den första produktionen starta 2025 för den första faben, och produktionsutbytet (effektiviteten hos korrekt gravade chip, en viktig industrimetri) är nu högre i Phoenix än i Taiwan.

Den andra faben kommer att påbörja produktionen 2028 för 3 nm- och 2 nm-processen. En tredje fab har till och med annonserats som kommer att fokusera på 2 nm-processen och därefter, med produktion som startar i slutet av decenniet.

Handelskrigets kollaterala skador

När USA försöker begränsa tillgången till avancerad teknik i Kina, särskilt för beräkning och AI, har landets halvledarindustri varit föremål för restriktioner och sanktioner.

Detta började med förbud mot export av EUV‑maskiner till Kina, och en ständigt växande lista över förbjudna produkter, inklusive alla avancerade chip.

Om detta hade lyckats, skulle det ha varit goda nyheter för icke‑kinesiska chipstillverkare.

Det har dock lett till att Kina utvecklar sin inhemska foundry‑kapacitet så aggressivt som möjligt. I centrum för detta arbete står de statligt ägda företagen SMIC och Huawei.

SMIC påstår att ha utvecklat en 5 nm-process utan EUV. Kina ser också på att utveckla sin egen EUV‑litografi, samt att ersätta hela den internationella halvledorörkedjan med inhemska tillverkare.

Bland de möjliga alternativen till EUV, och ännu mer High‑NA EUV, har följande lösningar föreslagits:

• Bygga en massiv cyklotron (partikelaccelerator) för att ersätta ASML‑typens litografimaskiner.
• Replikera ASML:s maskiner, en uppgift som främst tas på sig av Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE).
• Ett återfokus på fotonik, ett område där väst inte har någon betydande fördel, och som kan bli framtiden för databehandling.
  • Neuromorfa chipdesigns övervägs också, särskilt för AI‑applikationer.

På lång sikt kan detta visa sig vara det största hotet mot TSMC, mer än dess traditionella rivaler. Detta beror på att Kina redan konsumerar mer än 50 % av den globala chipförsörjningen.

Således kan det ge företag som SMIC den inhemska efterfrågan för att skala upp till en storlek där de kan konkurrera med TSMC, samtidigt som de drar nytta av skattefördelar, tillgång till kapital och andra fördelar som den kinesiska regeringen ger till en strategisk sektor.

TSMC:s finanser

För ett industriföretag hade TSMC en anmärkningsvärt hög bruttomarginal på 57,8 % under Q3 2024, upp 3 % från föregående år. Detta omvandlas till en lika imponerande nettomarginal på 42,8 %. Företaget har mycket lite skulder, med totala skulder lika stora som kassan.

Aktiekursen har tredubblats sedan dess lägsta punkt i slutet av pandemin och tiodubblats under de senaste tio åren.

Företaget började också betala utdelning 2004 och har aldrig minskat utdelning per aktie sedan.

Slutsats

TSMC är kanske den viktigaste chip‑ och halvledartillverkaren i världen. Företaget har en lång historia av att bygga en solid konkurrensfördel, först med rättvisare avtal och sedan med ett bestående led i kvalitet, teknik och avkastning, vilket gör det möjligt att generera konsekvent imponerande marginaler, särskilt för ett tillverkningsföretag.

Som ett resultat, även om det inte saknar konkurrens, med Samsung och Intel som seriösa utmanare, ligger det långt bakom marknadsandelen för den obestridda ledaren. Det kommer sannolikt att ta flera år för kinesiska foundry att komma ikapp.

En investering i TSMC är inte utan risker; den största är dock nästan helt utom företagets lednings kontroll. Om en kinesisk invasion av Taiwan skulle inträffa, skulle den utan tvekan förstöra företagets förmåga att producera chip och kanske till och med förstöra dess fabriker eller se dem beslagtas av vad som då skulle vara en fientlig främmande nation.

Således måste investerare i företaget övervaka inte bara om TSMC:s fördelar inom teknik och tillverkningsexcellens kvarstår, inklusive mot SMIC och andra kinesiska företag, utan även den globala geopolitiska situationen.