中芯国际是中国芯片制造业的领头羊,从某种意义上可以认为中国半导体业的水平与先进地区之间的差距由它来决定,所以它的一切显得举足轻重。


2017 年中芯国际的销售额己达 31 亿美元,工艺制程刚迈进 28 纳米。业界关切能否在 2020 年时实现销售额达到 50 亿美元。


中芯国际采用的措施是资本与技术双轮驱动,再加上工艺技术的多样化,来适应变化中的市场需求。
据观察,现阶段对于中芯国际而言,可能产能扩充仍是主要手段之一,因为在资金方面能得到大基金及地方政府的鼎力相助,其中要权衡的问题,扩充产能的有效性,即能够产生有盈利的销售额。另一个关键可能在先进制程技术方面,包括 28 纳米量产及 14 纳米的研发。它不是能一蹴而就的事,需要技术及时间上的积累。
  

28 纳米是长寿命节点   定律指引半导体业不断的进步,几乎仍接近于每两年前进一个工艺制程节点的台阶,主要原因是成本的驱动因素。2018 年时已进入 7 纳米制程的量产,台积电与三星两家继续在比拼。
市场是公正的,fabless 采用哪种工艺制程都是根据市场的需求,以及投入与产出,所谓性价比相关联。


业界公认 28 纳米是长寿命节点,未来的 7 纳米也是一样。据 IBS 公司的预测,随着 28nm 工艺的逐步成熟,市场需求呈现快速增长的态势。从 2012 年开始的每年 91.3 万片,2014 年的 294.5 万片,一直到 2017 年的 463.3 万片,达到顶峰。即便到 2020 年时预测市场需求仍每年可达 428.7 万片。它与通常的先进工艺制程不太一样,被更先进工艺制程的替代速率下降缓慢,因此受到代工业界十分重视。


28nm 制程工艺主要分为多晶硅栅+氮氧化硅绝缘层栅极结构工艺(Poly/SiON)和金属栅极+高介电常数绝缘层(High-k)栅结构工艺(HKMG 工艺)。Poly/SiON 工艺的特点是成本低、工艺简单,适合对性能要求不高的手机和移动设备。HKMG 的优点是大幅减小漏电流、降低功耗、及提升性能,但是工艺相对复杂,成本与 Poly/SiON 工艺相比较高,有人预测高约 50%。


张忠谋认为“在 high-K metal gate 解决方案方面,目前还没有竞争对手。因为台积电使用的是 gate-last,而竞争对手大多采用 gate-first。”


台积电 28nm 工艺的 HP 高性能版本,釆用第一代高 K 金属栅极(HKMG)技术、而它的第二代 LP 低功耗版本,采用硅锗应变(SiGe)技术。它的客户 NVIDIA 曾宣称,此工艺相比于 40nm 可将运行功耗降低大约 15%,漏电率降低大约 50%,最终带动整体能效提升大约 35%,而在不同游戏中,GeForce GTX 680 相比于 GeForce GTX 580 的能效提升幅度少则 60%、多则可达 100%。 


全球 28 纳米制程的代工销售额,每年约 90-100 亿美元,其中台积电占 80%以上。


全球代工 28 纳米产能,总体上是供不应求,所以台积电的 28 纳米产能利用率经常达 100%,其原因复杂。如依 2016 年底统计,台积电是目前全球 28nm 市场的最大企业,产能达到每月 155,000 片,占全球 28nm 代工市场产能的 62%;三星,GlobalFoundry,联电的产能分别达到了每月 30,000 片,40,000 片和 20,000 片。从供应端分析,2016 年全球 28nm 的产能总供给为每月 25 万片。


另据近期公开报道,台积电在 2017 年增加 28 纳米产能 20%,达到每月 180,000 片,GF 的 50,000 片,中芯国际的 30,000 片以上,以及厦门联芯厂导入 28 纳米制程后,于 2017 年第二季度己投产 5000 片,第三季度产出主要是供应大陆通讯客户,月产能升至 1.2 万片,预计 2018 年第一季度月产能将扩增至 1.6 万片规模,并将于今年内实现月产能达 2.2-2.5 万片。所以初略估计全球 28 纳米产能已达每月约 300,000 片。


而从应用端市场分析,据赛廸顾问的资料,28nm 工艺主要应用领域仍然为手机应用处理器和基带。至 2017 年之后,28nm 工艺虽然在手机领域的应用有所下降,但在其他多个领域的应用迅速增加,目前能看到的应用领域有 OTT 盒子和智能电视领域。在 2019-2020 年时,混合信号产品和图像传感器芯片也将规模使用 28nm 工艺。

据预测未来中芯国际的 28 纳米将有可喜的增长,如 2017 Q4 它的 28 纳米己占该季销售额 787M 美元的 11.3%,也即达到 8893 万美元。未来它的 28nm 产能将实现快速的增长,从 2016 年的 1.7 万片 / 月,可能到 2018 年底的 6 万片 / 月。从技术方面在 Q4 法说会上梁孟松表示今年下半年将打通 HKMG 工艺,并由于价格竞争,它的 28 纳米代工价格受到压力,影响了毛利率。总体上预测中芯国际的 28 纳米应该达到 2018 年营收的 15%-20%。


如据台积电公布 2017 第 2 季各项制程对营收贡献,28nm 制程营收占比仍居首位,高达 25%。 假如按台积电销售额 300 亿美元计,它的 25%,为 7,500,000,000 美元,28nm 硅片年出货量 2,000,000 片,则 ASP 为 7,500/2=3,750 美元,所以估计它的 28nm poly 每片代工价格 约 3,000 美元,及 HKMG 为每片 4,500 美元以上。

 

结语   

中芯国际不断的进步与成长,28 纳米制程技术己经打通,前进了一大步。由于 28 纳米工艺制程的特殊地位,对于中国半导体业格外的重要,因此必须迅速的扩充产能及增大市场占有率。好的消息是 Q4 已占 11.3%,以及下半年能突破 HKMG 工艺。然而不利的因素也不少,如厦门联芯的先手,及台积电南京厂的 16 纳米提前至今年 5 月量产,包括成都 GF 有可能 2019 年导入 22 纳米 FD SOI 工艺等。


28 纳米制程技术对于中芯国际十分关键,如同是一个坎,一定要迅速的迈过去,所以中国顶级的 fabless 要从行动上给予足够的鼓励与支持。


尽管目前中芯国际所处的产业环境既有十分有利的方面,如中国的 fabless 迅速成长及能有国家资金的鼎力相助,可以大显身手,然而也要看到正面临前所未有的激烈竞争。但是相信任何一个优秀的企业,不是靠由政府来扶上去的,只有从竞争中胜出才能长久。现阶段在中国窥视芯片制造业“领头羊”的企业不止一家,所以中芯国际要努力加劲,哪怕暂时付出些代价也是值得。


中芯国际要在 2020 年实现销售额 50 亿美元的目标,可能今年 28 纳米的销售额的提升是个主要支撑,所以中芯国际要千方百计的努力争取该制程的年销售额达到 5 亿美元以上。