2021年5月23日 星期日

應用數學:估價一片晶圓

張忠謀先生說「…他們應該知道,pricing(定價)是我最有興趣的!」、「不止技術背景的,任何一位總經理,都要學sales marketing,包括定價。」

https://www.wealth.com.tw/home/articles/22548


工作的關係,我們也在定價。於是有這題應用數學:估價一片晶圓。

雖然網路上很多資訊、資深半導體觀察者等肯定也研究過這問題,

好比此新聞說一片5nm晶圓約17000 USD:

https://www.tomshardware.com/news/tsmcs-wafer-prices-revealed-300mm-wafer-at-5nm-is-nearly-dollar17000


不過今天我們不靠消息,我們純靠數學來解這問題。所有數據來自TSMC財報。

好比我們拿2021 Q1來說,

https://investor.tsmc.com/english/quarterly-results/2021/q1


財報指出該季Revenue 362.41 Billion NTD,Shipment 3.359 Million pieces of wafers,

其中5nm技術貢獻了14% Revenue, 7nm 35%, 10nm 0%, 16nm 14%, …


我們要預測一片5nm晶圓多少錢?7nm? 10nm? 16nm?...


用以上的資訊可以先推出

Revenue by 5nm = R5 = R * 14% = 362.41 * 14% = 50.737 B NTD = P5 * S5 = (price of 5nm wafer) * (# of 5nm wafers shipped)


以此類推:

R7      = 126.84 B = P7     * S7

R10    =          0     = P10   * S10

R250 =         7.2B = P250 * S250

而條件是S5+S7+S10+...+S250 = 3.359 M pcs


這是2021 Q1,過去12季以上的財報資訊都收集得到,所以整理一下:

''' # Revenue (B NTD): technology (5nm, 7nm, ...) by quarters (2021Q1, 2020Q4, 2020Q3, ...)

array([

       [ 50.7374,  72.306 ,  28.5144,   0.    ,   0.    ,   0.    , 0.    ,   0.    ,   0.    ,   0.    ,   0.    ,   0.    , 0.    ],

       [126.8435, 104.8437, 124.7505, 111.852 , 108.71  , 111.034 , 79.1235,  50.61  ,  48.114 ,  66.6471,  28.6385,   0.    , 0.    ],

       [  0.    ,   0.    ,   0.    ,   0.    ,   1.553 ,   3.1724, 5.861 ,   7.23  ,   8.748 ,  17.3862,  15.621 ,  30.3264, 47.1352],

       [ 50.7374,  46.9989,  64.1574,  55.926 ,  59.014 ,  63.448 , 64.471 ,  55.43  ,  34.992 ,  57.954 ,  59.8805,  48.9888, 44.6544],

       [  0.    ,   3.6153,   3.5643,   3.107 ,   3.106 ,   3.1724, 2.9305,   2.41  ,   2.187 ,   2.8977,   5.207 ,   9.3312, 9.9232],

       [ 39.8651,  39.7683,  42.7716,  43.498 ,  43.484 ,  41.2412, 46.888 ,  43.38  ,  43.74  ,  49.2609,  49.4665,  53.6544, 49.616 ],

       [ 25.3687,  28.9224,  28.5144,  27.963 ,  31.06  ,  25.3792, 29.305 ,  26.51  ,  26.244 ,  28.977 ,  31.242 ,  25.6608, 27.2888],

       [ 18.1205,  18.0765,  17.8215,  18.642 ,  18.636 ,  22.2068, 20.5135,  19.28  ,  17.496 ,  23.1816,  20.828 ,  20.9952, 22.3272],

       [ 10.8723,   7.2306,   7.1286,   9.321 ,   9.318 ,   9.5172, 5.861 ,   7.23  ,   6.561 ,   8.6931,  10.414 ,  11.664 , 12.404 ],

       [ 10.8723,  10.8459,   7.1286,   9.321 ,   6.212 ,   9.5172, 5.861 ,   4.82  ,   6.561 ,   5.7954,   7.8105,   4.6656, 4.9616],

       [ 21.7446,  25.3071,  24.9501,  24.856 ,  24.848 ,  25.3792, 26.3745,  19.28  ,  17.496 ,  23.1816,  23.4315,  20.9952, 22.3272],

       [  7.2482,   3.6153,   7.1286,   6.214 ,   6.212 ,   3.1724, 5.861 ,   4.82  ,   6.561 ,   5.7954,   7.8105,   6.9984, 7.4424]

       ])

'''


'''

Shipment by quarter

array([3.359, 3.246, 3.24 , 2.985, 2.925, 2.823, 2.733, 2.308, 2.205, 2.686, 2.712, 2.674, 2.68 ])

# unit Mpcs

'''


所以問題是這樣子的:

Rq = Pi @ Siq

subject to sum(Si) = Sq


Rq、Sq指的是某一季的Revenue、# of wafer shipped

Pi 指的是某代技術一片晶圓的價錢

Siq 指的是某季某代的shipment

求Pi, Siq for all i


典型的最小方差問題。

(順便復習了Lagrange Multiplier,真是天才,他怎麼這麼帥?)


無論如何:算出來的答案是這樣子:

'''
{'5nm': 174.26607759869134,
 '7nm': 174.26607759845757,
 '10nm': 174.26607759939,
 '16nm': 174.26607759932566,
 '20nm': 141.87086687980448,
 '28nm': 141.8708668804317,
 '40/45nm': 141.87086688136566,
 '65nm': 141.8708668814012,
 '90nm': 43.14014723998238,
 '0.11/0.13um': 43.140147240173974,
 '0.15/0.18um': 43.14014724000278,
 '0.25um+': 16.979284149443302}

# unit K NTD
'''

https://github.com/willhyper/wafer-by-technology/blob/main/wafer_price.py


一片5nm晶圓是174.2 K NTD = 17.4萬台幣? vs 網路上的17000 USD 會不會太低?


客位看倌看出哪裡有問題了嗎?:)


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