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中芯国际:跟踪先进制程,强化成熟制程,追逐芯片强国梦

2017/04/13
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导语

中芯国际是全球四大纯晶圆代工公司之一,是中国大陆规模最大、技术最先进、跨国经营的集成电路晶圆代工企业,为全球客户提供 0.35 微米到 28 纳米晶圆代工与技术服务,包括逻辑芯片,混合信号 / 射频收发芯片,耐高压芯片,系统芯片,闪存芯片,EEPROM 芯片,图像传感器芯片及 LCoS 微型显示器芯片,电源管理,微型机电系统等。中芯国际在为客户高端的制造能力的同时,还为客户提供全方位的晶圆代工解决方案,以一站式服务满足客户的不同需求:从光罩制造、IP 研发及后段辅助设计服务到外包服务(包含凸块服务、晶圆片探测,以及最终的封装、终测等),全面一体的晶圆代工解决方案能最有效缩短产品上市时间,同时有效的降低成本。中芯国际强大的技术能力,丰富的智能模块供应,高弹性的服务,专注的服务精神,以及中国充裕的资源供给,为客户带来绝对的竞争优势。

盈利能力增强,经营得到改善

2017 年 3 月 27 日中芯国际发布 2016 年财务年报,2016 年的营收、毛利、盈利再创新高,2016 年的营收达 29.14 亿美元,较 2015 年升幅为 30.3%;2016 年的毛利达 8.5 亿美元,较 2015 年升幅为 24.5%;2016 年盈利达 3.77 亿美元,较 2015 年升幅达 48.6%。


2011 年以来,中芯国际营收从 13.19 亿美元大幅增长至 2016 年的 29.14 亿美元,以 17%的年均复合增长率快速成长,表现出强大的增长趋势。


图 1:2000-2017 年中芯国际营收盈利情况

 

根据公开数据可知,中芯国际的拐点出现在 2012 年,从 2012 年第 2 季开始,中芯国际已经连续 19 个季度盈利。

图 2:2012Q2--2016Q4 中芯国际各季度盈利情况

 

 

盈利能力的增强,为中芯国际的快速发展奠定了良好的经济基础。

产能利用率高,坚持持续扩张

从 2000 年在上海打下第一根桩,到 2016 年年底,中芯国际在全球已经拥有 3 座 12 寸晶圆厂,4 座 8 寸晶圆厂,分别是上海拥有一座 12 寸晶圆厂和一座 8 寸晶圆厂;在北京拥有一座 12 寸晶圆厂和一座控股的 12 寸先进制程晶圆厂;在天津和深圳各拥有一座 8 寸晶圆厂;在意大利拥有一座控股的 8 寸晶圆厂;合计拥有超过月产 40 万片约当 200mm 晶圆的产能。图 3 是中芯国际的工厂布局和产能情况。

图 3:中芯国际的工厂布局和产能情况

中芯国际的产能利用率维持高位。从图 4 可以看出,自 2015-2016 年期间,公司产能利用率一直维持较高水平,特别是在 2015 年公司更是以满产运行,2016 年由于北京和深圳新厂的营运上量,公司的产能利用率才开始回调,但保持在 96%以上。

图 4:中芯国际 2015-2016 年产能利用率情况

2016 年中芯国际分别在北京、上海和深圳开工新建 12 英寸生产线,以满足日益增长的尖端产品需求;9 月 27 日,宣布中芯北方再新建 B3 厂;10 月 13 日,宣布投资 675 亿元在上海兴建新的 12 英寸晶圆产线,规划月产 7 万片;11 月 3 日宣布在深圳启动华南地区第一条 12 英寸晶圆产线。

中芯国际在兴建高端制程产能的同时,也大力发展成熟工艺的产能。2016 年 10 月 17 日天津的 8 英寸生产线产能扩建中,预计将从目前的 4.5 万片 / 月扩大至 15 万片 / 月,将成为全球单体最大的 8 英寸生产线。

中芯国际产能的持续扩张,将为国内 IC 设计的崛起提供有力的保障。


加大研发力度,强化工艺布局,推出独有制程

本着一步一个脚印,掌握核心技术,技术延伸一代,研发一代,成熟一代,产业化一代的宗旨,国际化企业的基因加上 02 重大专项的资金大力支持,中芯国际不仅实现了集成电路技术上的追赶,同时也将自己打造成中国集成电路的产业化航母。

经过 17 年的技术积累和沉淀,中芯国际已经构建完成相对完整的代工制造平台,包括 28 纳米(2014 年量产)、40/45 纳米(2013 年量产)、55 纳米(2012 年量产)/65 纳米(2010 年量产)先进逻辑技术和 90 纳米(2006 年量产)、0.13/0.11 微米、0.15/0.18 微米、0.25 微米、0.35 微米成熟制程以及非挥发性存储器、模拟 / 电源管理、LCD 驱动 IC、CMOS-MEMS 等产品线。

图 5:中芯国际各工艺节点布局情况

 

 

2015 年中芯国际成为中国大陆第一家为全球最大的芯片设计公司高通(Qualcomm)提供 28 纳米 Poly Sion 制程服务的纯晶圆代工厂,2016 年完成 28 纳米 HKMG 制程,并成功流片。目前产能在稳步攀升。

2015 年 6 月,中芯国际与华为、高通和 IMEC 签定协议,共同开发合作研发 14nm FinFET 工艺。中芯国际希望在 2020 年以前拥有自己的 14 纳米量产工艺代工工厂,以达成《国家集成电路产业发展推进纲要》提出的 16/14 纳米工艺实现规模量产的目标。

中芯国际跳过了 20nm 节点,从 28nm 直接进入 14nm,未来也很有可能跳过 10nm 节点,直接进入 7nm 节点。中芯国际 CEO 邱慈云博士日前对外表态称,今年晚些时候会投入研发资金开发 7nm 工艺,他还提到近年来中芯国际加大了研发投入力度,研发投资占公司营收 10%以上。

图 6:2011--2016 年中芯国际研发资金投入情况

在此,有必要提一下中芯国际独有的特殊工艺制程 --SPOCULL。SPOCULL 中包括两个工艺平台: 95HV 和 95ULP。95HV 主要是支持显示驱动芯片相关的应用,而 95ULP 主要支持物联网相关方面的应用。SPOCULL 技术提供了在 8 寸半导体代工技术中最高的器件库密度和最小的 SRAM。同时 SPOCULL 技术还具有极低的漏电流低功耗和低寄生电容的优秀的半导体晶体管特性。

坚持先进工艺与成熟工艺两条腿走路

中芯国际坚持“先进工艺与成熟工艺两条腿走路”的发展策略,在保证企业赢利的情况下,不断导入新技术,以满足国际国内客户需求。中芯国际的成熟工艺相较台积电更有竞争力,原因无他,只因中芯国际的 8 寸晶圆厂中的设备要新(中芯 8 寸晶圆厂是在 2000 年以后建设的,而台积电的 8 寸晶圆厂是在 2000 年以前建成的),能为客户提供更好的制程服务。

成熟制程,主要是指 90 纳米、0.13/0.11 微米、0.15/0.18 微米、0.25 微米、0.35 微米以及公司独有的 SPOCULL 特殊工艺。从图 7 可以看出,2015 年中芯国际的成熟制程业务收入占比 60%,2016 年也达到 55%强,这是公司主要业务来源,为公司业绩提供了安全边际。

图 7:中芯国际 2015-2016 年各工艺节点营收占比情况

从图 7 可以看出,0.18/0.15 微米工艺程是中芯国际最大的营收来源,占总营收的 4 成。0.18/0.15 微米工艺技术包括逻辑、混合信号 / 射频、高压、BCD、电可擦除只读存储器以及一次可编程技术等,这些技术均有广泛的单元库和智能模块支持,可以为消费性、通讯和计算机等多种产品应用提供了在速度、功耗、密度及成本方面的最佳选择。0.18 微米在嵌入式内存、混合信号及 CMOS 射频电路等应用方面为客户提供灵活性的解决方案及模拟。

 


中芯国际第二大营收来源是 45/40 纳米工艺,2016 年该工艺营收占总营收的 22%。中芯国际是中国大陆第一家提供 40 纳米技术的晶圆厂,40 纳米逻辑制程结合了最先进的浸入式光刻技术,应力技术,超浅结技术以及超低介电常数介质。实现了高性能和低功耗的完美融合,适用于所有高性能和低功率的应用,如手机基带应用处理器,平板电脑多媒体应用处理器,高清晰视频处理器以及其它消费和通信设备芯片。

中芯国际第三大营收来源是 65/55 纳米工艺,2016 年该工艺营收占总营收的 20%。中芯国际 65/55 纳米逻辑技术具有高性能、节能的优势,工艺元件选择包含低漏电和超低功耗技术平台。65/55 纳米工艺射频 / 物联网的知识产权组合能够支持无线局域网、全球定位系统、蓝牙、近距离无线通讯和 ZigBee 有关的产品应用。特别是已有的嵌入式闪存和射频技术,使中芯国际 55 纳米无线解决方案能很好的符合与物联网有关的无线连接需求。

产业链整合,入股长电科技,强化一站式服务

2017 年 3 月 1 日,经证监会并购重组委工作会议审核,长电科技发行股份购买资产并募集配套资金事项获得有条件通过。该事项是指其在 2016 年发起的发行股份购买资产并募集配套资金的资产重组案。具体操作上,长电科技计划以 15.35 元 / 股的价格向国家集成电路产业投资基金及中芯国际发行 1.297 亿股收购其持有的长电新科 29.41%股权、长电新朋 22.73%股权及长电新科 19.61%股权,同时以 17.61 元 / 股的价格向中芯国际发行不超过 1.508 亿股配套募资。

交易完成后,中芯国际将成为长电科技第一大股东。此次重组成功,将深化两家公司垂直整合:中芯国际(制造)——中芯长电(中段 Bumping)——长电科技(封测),中芯国际 Turnkey 外包服务将涵盖全系列的芯片测试,芯片凸块服务,封装,和最终测试服务。

挑战与机遇

全球代工业竞争已经打到我们的家门口了。为就近服务中国大陆的客户,台积电、格芯、联电纷纷在中国设立先进制程晶圆厂。联电计划 2017 年底在厦门联芯 12 寸厂引入 28 纳米工艺(联电 2017 处第一季已经量产 14 纳米工艺,因此可以在大陆引入 28 纳米工艺)。台积电南京 12 寸厂 2018 年下半年计划量产 16 纳米 FinFET 制程(台积电预计今年底量产 10 纳米工艺,因此可以在大陆引入 16 纳米工艺)。格芯成都 12 寸厂计划 2019 年投产 22 纳米 SOI 工艺。

台积电、格芯、联电在大陆引入先进的半导体制造工艺无疑对中芯国际希望借助地利优势吸引大陆客户的策略受到严重的挑战。

面对竞争,中芯国际也在积极应对,包括坚持先进工艺及成熟工艺两条腿走路的方针,积极培养本土技术团队并引入海外人才,加速 14 纳米先进工艺的研发,以及根据客户需求提前布局产能。14 纳米先进工艺正在加速研发,有望提前量产。

结语

由于中国半导体业的特殊性及独特的地位,注定中芯国际要走一条不同以往的发展道路。作为中国集成电路产业的航母,中芯国际肩负着将中国集成电路产业的技术水平发展到与国际相当的重任。现阶段,中芯国际面临诸多“两难”选择,比如跟踪先进制程与实现盈利之间的矛盾等。

中芯国际有一个很好的管理团队,有一支世界级的研发团队,有富于奉献精神的员工,在中国巨大市场的支撑下,有国家从设计制造、设备、材料等整个产业链上对我国集成电路产业的整体支撑,相信中芯国际一定能够不负重托。

我们从近期中芯国际的布局来看,一是新建能满足 2020 年实现 14 纳米量产的生产线,以及逐步扩充 28 纳米生产线的产能;二是务实地积极扩充 8 英寸产能,满足成熟制程需要。表明公司已经解决了“两难”选择。

本文授权转载自“芯思想”,如需转载请联系“芯思想”微信公共帐号。

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“芯思想semi-news”微信公众号主笔。非211非985非半导体专业非电子专业毕业,混迹半导体产业圈20余载,熟悉产业链各环节情况,创办过半导体专业网站,参与中国第一家IC设计专业孵化器的运营,担任《全球半导体晶圆制造业版图》一书主编,现供职于北京时代民芯科技有限公司发展计划部。邮箱:zhao_vincent@126.com;微信号:门中马/zhaoyuanchuang