稀土成为台积电等巨头的重要变量,市场将从担心AI基建过度投资转变为担忧产能不足
美股涨到如今这个地步,无论从AI叙事层面分析,还是从科技行业的供应链层面分析,半导体巨头们都是当之无愧的顶梁柱。半导体行业本身也构成美股利润来源的重要板块。
其中技术门槛最高的就是台积电和ASML,最容易在供应链上牵动市场神经的就是台积电。这种半导体制造巨头身上很多技术点的难度,远不是流量推送之类的算法能比的。这种企业根本不需要绞尽脑汁拼凑PPT、搞头脑风暴来忽悠投资人,堪称人类工业皇冠上的明珠,也只有国际地缘博弈能影响这类公司的护城河了。
最近2个月,市场的担忧体现在“泡沫论”上,大部分的看空逻辑都和2000年的互联网泡沫前后的叙事差不多, 说什么Nvidia和OpenAI等玩家之间用金融手段互相左脚踩右脚,和2000年前思科给互联网企业主动提供贷款以支持购买思科网络硬件设备如出一辙。关于当下AI的估值体系与2000年互联网泡沫破灭前的市场是否相似,不是本文关注的重点。
本文关注的是,一把达摩克利斯之剑正悬在芯片供应链的头上。若供应端逐渐成为瓶颈,担心AI领域因为过度建设和产能过剩导致泡沫破灭是多余的。
所谓投资人担忧AI泡沫,核心还是担心过于庞大的AI基础设施支出 变成脱缰的军备竞赛,最终与需求脱钩,然后导致融资价格崩塌甚至烂账坏账。但是,高端芯片的产能若被稀土供应限制,何来过于庞大的AI基础设施支出?何来的脱缰的AI军备竞赛之说?
产能过剩?过度投资?不存在的。
供应端的瓶颈
台积电2025年Q3法说会公布了非常亮眼的业绩,利润达到4523亿新台币,营收录得9899.2亿新台币,均创新高且超预期,利润率进一步提高到51.6%,且2nm先进制程进展顺利。可是Q4的营收预期虽然已经高于分析师预期了,但是依然低于Q2,法说会也再三声明了AI算力芯片需求快速增长,非常强劲。而市场已经有很多声音担心稀土紧缺导致台积电的供应链成为瓶颈,再强劲的AI基础算力需求也会受制于供应链,根据台积电在法说会上公布的数据,Q4的营收额预期虽然略好于分析师预期,但是依然比Q3营业额低10亿美元左右。
也就意味着即便AI需求暴增,台积电却可能环比减产。当天台积电股价创新高后迅速回落。
周四财报公布,TSM创出新高后立马下跌,收于299,且第二天继续收跌
其实在10月份中旬,稀土供应问题导致的中美贸易谈判变数已经在全球资本市场积累了恐慌情绪。
这两年,市场上一些非常具有想象力的分析师和投资者习惯了用指数级增长式的模型去构建估值。互联网思维的惯性使得某些分析师在评价原本线性增长的事物甚至增长碰到边际效应的事物时,依然采用指数级增长模型,这属于想当然。
即便假设当今世界没有大国博弈影响到稀土供应,稀土本身也是稀有的、极其有限的资源,不是像铁矿、铝矿一样,能在可预见的未来匹配市场需求迅速爆产能。稀土中甚至有个别元素,其在地球的丰度比黄金还要稀少,比如铽(Tb)。
暂且不谈这些极端稀少的元素,就说芯片制造工艺中所需要的稀土元素:镓 (Ga),镝(Dy),镧 (La),铈 (Ce),铕(Eu),钆(Gd)等,其高纯度精炼原材料绝大部分来自中国大陆的供应链。都属于必要的消耗性材料,在生产环节里消耗过后,回收成本高,回收的收率低。从人类对于金银的工业回收状况来看,稀土的工业回收率上限也不会高。
镧(La)用于制造高折射率光学玻璃、光刻机镜头、光刻胶添加剂。铈(Ce) 用于CMP抛光液中的抛光颗粒(氧化铈)。铕(Eu)用于检测缺陷用的荧光材料。钆(Gd)用于高折射率光学材料、曝光系统冷却液添加剂。
还有一些材料虽然不是一次性消耗性的材料,是用于构建芯片生产设备磁性部件的成分,比如镨(Pr)和 钕(Nd)运用于光刻机中高精度马达的高强磁体,以及提高磁体耐热性的铽(Tb)和镝(Dy),这类特殊磁性材料的精炼提纯过程的技术门槛也是很高的。
随着台积电的芯片制程不断向更先进范畴挺进,单片晶圆流片所需的步骤数量大幅增加,多重曝光的次数继续增长,报道称苹果 A17 流片在引入EUV的情况仍需 约82 层掩膜,单片周期约 4 个月。如此迭代下去,即便是使用EUV,多重曝光次数依然会继续增加。随着工艺步骤数的大幅增加,单片晶圆生产所消耗的稀土精炼材料增幅已不是靠压榨废料回收的收率能平衡的。加之如今资本市场上大谈的10GW级别的AI工厂所需要的稀土原材料,这需要稀土材料产量增加多少才能平衡市场供需。
且随着芯片晶体管尺寸逐渐缩小,制程工序步骤会大幅增加,单个晶圆的稀土消耗量还将大幅增加,据报道,3nm制程的步骤已经到达2000~3000个工艺步骤。2024年间,台积电的稀土消耗是3600吨,台湾地区的稀土消耗量达到6000吨。未来随着芯片制程的进一步进化,以及先进制程芯片需求的扩张,台积电的稀土需求量上涨速度可能会超过市场预期。最近有自媒体称,若无新增稀土入库,台积电的稀土储备只能维持30天。
高雄楠梓科技园的2nm Fab扩产后将成为新的稀土吞噬兽
对于半导体核心设备制造商来说,也是面临类似的情况,随着stepper和scanner对于各个自由度的精度要求越来越高,电、磁、光相关各个环节的控制对于物理特性明显的稀土元素的需求量更大,且对于这些稀土原材料的纯度的需求量也更高。稀土已然成为工业维生素。
未来随着高数值孔径光刻机High NA EUV逐渐步入量产,从设备制造到制程工艺,很多环节对具备特殊物理化学属性的稀土元素的需求会继续增加。更不用说更短波长(6.9nm)的BEUV(Beyond Extreme Ultraviolet)光刻机已经进入ASML的技术路线图,难以想象人类进入人形机器人产业爆发时刻,芯片、传感器、高端设备的供应链将成为一个什么样的稀土黑洞。
EUV和BEUV的光刻对比
今天的稀土供应紧张,是过去20年中最紧张的,但在未来某个节点回头看,今天已经算是稀土供应相对充裕了。
或许在人类培育硅基智慧个体的进程中,稀土金属迟早被纳入PPI数据且占据相当大的权重。难怪在众多的科幻小说或者科幻动漫中,人类进入星际文明后的重点资源争夺对象主要是宇宙中那些极具工业价值的金属矿藏。
当下的情况是,中国不仅是全球稀土资源大国,而且近乎垄断了多数稀土元素的精炼提纯技术。导致一些中国以外产地的稀土矿,即便初筛、富集了矿土,最后还是要运送到中国进行复杂的精炼提纯过程后,才能作为具备工业价值的稀土材料销往全球半导体产业链。
最近几年,稀土消费大国都试图摆脱中国在稀土矿产、尤其是稀土精炼提纯上的垄断,媒体们也经常报道一些中国以外的国家追求稀土供给的自主独立,美国加州的芒廷帕斯稀土矿、澳大利亚的诺兰斯矿,甚至还有冰原下的格陵兰岛,都成为各大矿业资本以及半导体消费大国的关注对象。
不过从这两年的情况来看,中国以外的稀土精炼技术体系的研发进度以及产能的提升速度能否追赶上AI算力基础设施建设对稀土资源与日俱增的需求,市场仍持观望态度。
法国和日本的一些企业和研究机构早在20年前就开始砸重金深耕稀土精炼以及工业边角料的稀土回收研究,也都取得了一定进展,但是直到今天,仍然无法完全摆脱对于中国精炼高纯度稀土的依赖。
且在重稀土领域更甚,由于全球的重稀土资源分布不均,已探知的大部分重稀土资源分布在中国和缅甸北部,不像轻稀土那样在多国有广泛分布。另外,重稀土的精炼提纯技术门槛和产业链门槛均高于轻稀土。导致在全球在重稀土领域对于中国精炼稀土的依赖度远甚于轻稀土领域。
如果稀土管制维持现状,重稀土领域的供应缺口将继续扩大。
Aclara在巴西Carina矿藏勘探到了一定储量的重稀土,但对于改变全球供应链来只能算是了剩于无
按照ARK等机构的一些模型构思,似乎LLM的迭代需要多少算力,就可以产生多少算力,这种指数级构想听起来挺美好,但仔细推理,经不起考验。且不谈现实中半导体产业供应链的复杂程度和瓶颈之多远远不是创投领域PPT能企及的。就说GPT3.0时刻的到来,正是半导体技术的日积月累水到渠成使得 神经网络有了从量变到质变的算力基础,关键瓶颈就是芯片。
当整个AI叙事的最上游---芯片半导体 面临着供应链紧张甚至灰犀牛般的原材料供应天花板时,泡沫破灭论中的高估值本文暂不讨论,至少泡沫破灭论中的产能过剩难以成立,
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