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2017 年注定中国半导体制造业不会平静。新年伊始，晶圆产线新建、扩产计划的消息纷至沓来。
2 月 6 日 SK 海力士宣布投资 36 亿美元在江苏无锡启动第二工厂计划；2 月 10 日格芯宣布投资百亿美元在成都建设 12 寸产线；2 月 12 日紫光宣布在南京建设半导体产业基地，总投资 300 亿美元；三星宣布西安二期扩产计划。连同 2016 年开工建设的长江存储、台积电南京、华力微二期、晋江晋华集成、中芯国际北京 B3、中芯国际上海、中芯国际深圳等众多 12 寸产线；在新建扩产计划宣布的同时，厦门联芯 12 寸于 2016 年 11 月试产后，今年将加速量产，合肥晶合 12 寸也将于 2017 年 6 月投产，淮安德科码 12 寸也将于 2017 年 8 月投产。
中国晶圆制造一派“芯芯向荣”的局面。下面笔者将为您分析国内晶圆制造的情况，到底是“芯芯向荣”还是“芯芯向戎”。
一、中国半导体制造业现状
随着国家集成电路产业投资基金（以下简称“大基金”）的建立和社会资本加大对半导体产业的投资，我国半导体产业迎来了新一轮的调整发展，芯片设计和半导体制造业所占比重逐年上升，半导体制造业产值首次超过 1000 亿元大关。根据中国半导体行业协会统计，2016 年中国大陆半导体制造业营收 1126.9 亿元，同比增长 25.1%，原因是国内芯片生产线满产以及扩产的带动。2012-2016 年中国半导体制造业中，每年的增长幅度都在 23%以上（见图 1）。
图 1：中国 2012-2016 年半导体制造业情况
由图 2 可以看出，2015 年中国半导体制造业前十大的营收总和是 633.2 亿元，占半导体制造业总营收的 70%强。
其中内外资公司各占一半，五家外资公司的营收是 355.50 亿元，五家内资公司的营收是 277.7 亿元。
其中五家 IDM 公司合计总营收是 363.6 亿元，三星、SK 海力士和英特尔都是大型 IDM 外资在中国开办的生产厂，2015 年三家总营收 293.8 亿元，占前十大的近一半，占中国晶圆制造业总营收的三分之一。华润微电子和西安微电子所都是国内的 IDM 企业，这两家的营收中包括封测业收入，合计营收 69.8 亿元。
图 2：中国晶圆制造业前十大情况
由图 2 可知，五家纯代工公司合计总营收 269.6 亿元，台积电以及和舰科技是外资企业，两家合计 61.7 亿元，，内资代工公司中芯国际、华虹宏力和华力微三家合计营收只有 207.9 亿元。
三星、SK 海力士、英特尔三家共计 4 条 12 寸产线都是按母公司合约进行生产内存芯片和芯片组芯片，合计产能为 330K，占有总体 12 寸产能的 62%以上；而 8 寸中，德州仪器和中车时代的 6 万片 8 寸产能都是按母公司合约进行生产，这些都不对外提供代工服务。
二、中国半导体制造产能分析
根据笔者统计，详见图 3，中国现有量产的 12 寸制造线 11 条，12 寸设计产能累计为 540K；现有量产的 8 寸晶圆制造线 18 条，8 寸产能累计为 671K。以此计算，中国半导体制造产能高达 840K 约当 12 寸产能。
图 3：中国现有 12 寸及 8 寸晶圆制造产线情况（不包含独立的 MEMS 产线）
三、中国晶圆代工业现状
2016 年底中国晶圆代工设计产能包括 12 寸 210K，8 寸产能 611K，总体合计 482K 约当 12 寸产能。
2016 中国本土晶圆代工业者中芯国际、华力微、武汉新芯的 12 寸设计产能合计为 160K。然实际产量是 134K。8 寸设计产能合计为 446K，然实际产量是 430K；中国内资代工产能合计 350K。
但是我们要注意到，虽然，我国晶圆代工产能有 350K，但是先进产能与海外还有有相当的差距。
2016 年中芯国际的 65 纳米以下工艺营收占总营收 44.6%；28nm Poly 工艺已经稳定量产，产能爬坡迅速，第 4 季 28nm 工艺营收占到公司总营收的 3.5%，全年 28nm 工艺营收占到公司总营收的 1.6%，预计 2017 年将有可能达到 7-9%。在 28nm 取得突破的同时，14nm 还在紧张研发中。客户主要是高通公司，主要工艺是 28nm Poly。28nm HKMG 工艺 2016 年底流片成功。
四、中国 IC 设计业能支撑中国晶圆代工制造业吗？
中国整机系统公司崛起迅速，“本土化战略开始突显。从 2011 年开始，受益于下游整机市场的兴起，本土的设计企业开始迅速崛起，增速远大于全球设计公司的 CAGR（年均复合增长率）。从表 4 可以看到，2011 年中国 IC 设计业总营收为 526.40 亿元，到 2016 年为 1644.30 亿元，2016 年是 2011 年的 3 倍多，CAGR 是 20.91%，而全球设计业的 CAGR 仅为 3%左右。
在中国设计公司快速增长的过程中，国内的晶圆代工公司自然享受成长红利，我们看到从 2011-2016 年里，伴随着设计企业的崛起，中芯国际、华力微、华虹宏力的营收也是成长迅速。2016 年中芯国际和华虹宏力都交出了亮丽的成绩单，这和中国的设计公司快速增长息息相关。
图 4：中国 2011-2016 年 IC 设计业发展情况
根据中芯国际和华虹宏力的报告，我们可以知道大约有一半的收入来自国内客户。
中国 IC 设计业的产值是 1644.3 亿元，假定一半在国内生产，假设芯片设计公司的毛利为 40%，则晶圆制造业产值为 588 亿元（约合 92 亿美元），如果每片 12 寸晶圆的价格为 2500 美元，需要的年产能是 3660K 片 12 寸晶圆，则每月是 305K 片 12 寸晶圆，如果以 90%产能利用率计算，则每月产能为 340K 片 12 寸晶圆产能。（台积电是 3070 美元每片 12 寸晶圆价格，由于 2016 年台积电的工艺中 28/20/16nm 营收占总营收的 33%，20/16nm 的工艺价格相对更高，所以我们取每片 12 寸晶圆的价格为 2500 美元）。
如此看来，国内目前晶圆代工产能不足以支持中国 IC 设计业的发展。
五、中国需要多少晶圆产能
2016 年，预估中国本地市场消耗 1000 亿美元半导体产品，由于 CPU、内存芯片、高速高精度 AD/DA 芯片、高端 FPGA 芯片和大功率 IGBT 器件为主要的功率器件为重中之重，约占消耗额的 4 成，这一部分目前国内没有能力生产。国内设计的集成电路至少有一半是在国内消耗，这大约占一成。
假定消耗额中剩余的 500 亿美元都在国内生产，假设芯片设计公司的毛利为 40%，则晶圆制造业产值为 358 亿美元，如果每个 12 寸晶圆的价格为 2500 美元，需要的年产能是 14320K 个 12 寸晶圆，则每月是 1190K 个 12 寸晶圆，如果以 90%产能利用率计算，则每月产能为 1320K 的 12 寸晶圆产能。缺口大约是每月 1000K 的 12 寸晶圆产能。
当然每月 1000K 的 12 寸晶圆产能是理论上的缺口，实际上缺口是没有这么多的，因为国内还有 100 多条 6 寸以下的晶圆产线，估算实际缺口约 800K 每月约当 12 寸晶圆产能。假定新建 12 寸产线月产能达到 50K，则还需要建设 16 条月产 50K 的 12 寸产线。
据笔者统计在建和拟建的 12 寸产线产线情况（见表 5 和表 6），从表 5 来看，中国目前在建的 12 寸产线有 11 条，将每月贡献 580K 的 12 寸产能（包括存储器产能 240K/ 月）。从表 6 来看，中国目前拟建的 12 寸产线有 10 条，将每月贡献 500K 的 12 寸产能。如果所有在建和拟建的 12 寸产线的产能都如期开出，则 2020 年中国将新增每月 12 寸晶圆 1000K。
图 5：中国在建 12 寸晶圆制造产线情况
图 6：中国拟建 12 寸晶圆制造产线情况
六、“两头在外”的困境如何破局
中国晶圆代工产能缺口不仅仅只是建设几个 FAB 就可以弥补的。而且建设 FAB 也不是肯堆钱就行，即使 FAB 厂房建好，设备在哪里？运营团队在哪里？客户在哪里？
01 专项总体专家组组长魏少多个场合表示，国家为什么要颁布推进纲要？首先是满足国家的战略需求。国家战略发展中所依靠的一些核心的芯片，我们基本上都依赖国外。其次，解决产业发展“两头在外”的现象。也就是说，我们的设计企业，加工在外；制造企业，设计在外。
那么问题来了？核心的芯片就是 CPU、内存芯片、高速高精度 AD/DA 芯片、高端 FPGA 芯片和 IGBT 等。这些不是简单建几个 FAB 就可以生产，这些都需要更先进的工艺技术。
为了破局“两头在外”的困境，我们必须有更先进的工艺来支撑。
目前中芯国际和华力微的 28nm 工艺都于 2015 年下半年成功试产，还处在小规模量产阶段，还只是 28nm Poly。而 28nm HKMG 仅仅只是试制成功，离量产应该还有一段路要走。
中芯国际 12 寸晶圆代工工艺主要是 65/55nm、45/40nm 两大工艺节点，合计占公司总营收 43%，公司 CEO 邱慈云表示 28nm 的营收在 2017 年将占公司总营收的 7-9%。
中芯国际将跳过 20nm 制程，直接进入 14nm FinFET 工艺制程，这将对中芯国际是一个巨大的考验。FinFET 和 Bulk CMOS 工艺是完全不同的，Bulk CMOS 是平面工艺，FinFET 是立体工艺。
华力微在攻关 28nm、14nm 工艺的同时，也在评估 FD-SOI 技术，希望凭借其低成本优势和 FinFET 技术展开竞争。
其时在 SOI 方面国内已经进行了布局。材料方面，2015 年上海新傲科技已开始生产 SOI 工艺的 200 毫米晶圆，引入的是法国 Soitec 公司独有的 Smart Cut 技术。
有工艺专家表示，虽然 SOI 工艺错过成为主流技术的机会，无法与 FinFET 争夺主流地位，也不会取代 FinFET。但可以进行差异化竞争，不和 FinFET 拼性能，但可以在合适的领域拼性价比，比如 RF、嵌入式 MARM、低功耗。
所以华力微未来上马 FD-SOI 工艺技术，不失为一条捷径。
七、小结
1、中国是需要建 FAB，但是我们的设备材料产业要跟上，我们不能依靠美欧日的设备材料公司提供，一旦有情况发生，将出现巧妇难为无米之炊。让人欣慰的是，在 02 重大专项支持下，我国的设备材料产业取得了喜人的进步，刻蚀机、氧化机、薄膜、光刻、离子注入等设备成功替代国外厂商同类产品，进入中芯国际。同时随着国产设备大量投入使用，将使得我国芯片制造的设备采购成本降低。
2、在 12 寸及尖端先进工艺方面，国家必须砸入重金进行持续支持，FinFET 和 SOI 同时攻关，紧跟国际先进技术，不要妄想弯道超车，弯道超车稍有不慎就会车毁人亡。我们只要跟住对手，不要再次拉大差距，迫使对手忙中出错，直线超车又快又安全。
3、加大人才培养力度。除了在大学进行培养外，还应该在中芯国际、华力微、华虹宏力等公司加大梯队人才培养，要让中芯国际、华力微、华虹宏力成为我国晶圆制造业的黄埔军校。只要黄埔军校真正发挥作用，中国的晶圆制造的运营团队就不再需要花费 3 倍高价去中国台湾、美国等地区挖人了。
4、中央政府对晶圆制造要有合理的布局，同时对地方政府的不规范行为应该进行遏制。地方政府不能给予外资晶圆制造以超国民待遇，以免与内资企业造成不公平竞争环境。
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