振奮人心，中芯國際獲國家200億注資，擬取代臺積電曲線救華為。
近幾年來，中國的半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展，市場需求保持快速增長。
據(jù)中投產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2017年中國大陸地區(qū)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額達(dá)82.3億美元，2018年為131.1億美元，同比增長達(dá)59%，銷售額度較去年增長了近48.4億美元，可見中國市場對半導(dǎo)體產(chǎn)品的迫切需求。同時，中國以131.1億美元的銷售額超越臺灣，成為世界第二大半導(dǎo)體制造設(shè)備銷售市場。
得益于國內(nèi)市場的良好態(tài)勢，中芯國際的營收表現(xiàn)亮眼。與此同時，中芯國際的技術(shù)工藝也迎來振奮人心的突破，但同時也面臨一些外部的挑戰(zhàn)。
通訊、消費品，仍是營收主力
在國內(nèi)半導(dǎo)體需求迅猛增長的情況下，中芯國際也交出了一份不錯的成績單。
5月13日，中芯國際發(fā)布了2020年Q1財務(wù)報表。第一季度銷售額為9.059億美元，相較2019年第四季度增長7.8%；毛利為2.3億美元，較2019年第四季度增長17.1%；毛利率為25.8%，較2019年第四季度增長23.8%，凈利潤達(dá)到了6416.4萬美元，同比增長更是達(dá)到了422.8%。
總體來看，中芯國際在2020年開局取得了不錯的成績。尤其是凈利潤表現(xiàn)亮眼，在其凈利潤迅猛增長的背后，通訊消費品依舊是營收貢獻(xiàn)的主力。據(jù)中芯國際產(chǎn)品分類數(shù)據(jù)，通訊和消費類產(chǎn)品總占據(jù)業(yè)務(wù)總量的80%。
通訊產(chǎn)品一直是中芯國際營收的核心。2019年通訊產(chǎn)品占到了中芯國際總營收的46%，而中芯國際通訊業(yè)務(wù)營收的迅速增長，與國內(nèi)電子產(chǎn)品廠商將訂單轉(zhuǎn)給中芯國際有關(guān)。
從2019年底開始，華為就陸續(xù)將設(shè)計芯片的訂單從臺積電轉(zhuǎn)到中芯國際。近日，華為又宣布將旗下的海思半導(dǎo)體14納米FinFET工藝部分芯片代工訂單交由中芯國際完成。華為訂單的轉(zhuǎn)移，一方面幫助了中芯國際提升其在14nm量產(chǎn)水平；另一方面，也助力了中芯國際的營收增長。
此外，消費類芯片也是中芯國際另一大營收來源。國內(nèi)消費電子市場不斷快速增長，智能手機(jī)、液晶電視、DVD播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)等產(chǎn)品需求不斷增長，帶動了中芯國際等半導(dǎo)體企業(yè)在該類業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展。
中芯國際在2020年第一季度表現(xiàn)亮眼，但其面臨的技術(shù)問題仍然不可忽視。為了在技術(shù)上尋求突破，中芯國際開展N+1、N+2工藝戰(zhàn)略，直追臺積電7nm制程工藝。
N+1工藝，力求破局
最新消息，中芯國際CEO梁孟松宣布中芯國際目前正在全力研發(fā)N+1工藝，已進(jìn)入客戶導(dǎo)入產(chǎn)品認(rèn)證階段，并且提到N+1工藝的芯片相較14nm性能提升20%、功耗降低57%、邏輯面積縮小63%，SoC面積縮小55%。
從中芯國際N+1工藝芯片性能來看，幾乎相當(dāng)于臺積電第一代7nm工藝，預(yù)計年底即可量產(chǎn)。
值得注意的是，中芯國際的N+1工藝并不等于7nm工藝。市場上7nm工藝相較14nm，基準(zhǔn)提升幅度是35%，而中芯國際的N+1工藝提升幅度為20%，相較略為遜色。但其成本較低，且N+1工藝制程并不需要EUV。在這一點上，中芯國際無疑是取得了技術(shù)性的突破。
N+1取得的喜人成就，不禁讓業(yè)界對中芯國際的N+2工藝充滿期待，N+2工藝在性能上比N+1進(jìn)一步提升，更逼近市場7nm工藝。
相對于半導(dǎo)體市場的7nm，N+1工藝上雖然比7nm稍顯遜色，但其成本比市場上的7nm低大約10%。對于半導(dǎo)體產(chǎn)品需求大的廠商，無疑這個突如其來的喜訊定會引起他們極大的興趣。此外，相較美國控股的臺積電，中芯國際顯然更值得他們信賴。
中芯國際在制程工藝上的進(jìn)步，對國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)有著很大的激勵作用。然而，中芯國際的技術(shù)發(fā)展之路上，并不是一帆風(fēng)順的。
不容忽視的技術(shù)代差
早在2017年，中芯國際的集成電路制造工藝還停留在28nm階段，而此時的臺積電已經(jīng)開始量產(chǎn)10nm集成電路芯片。28nm和10nm之間還間隔著14nm的制作工藝差距。數(shù)據(jù)顯示，同功耗下14nm可達(dá)到的頻率比28nm要高出61%。中芯國際和臺積電的技術(shù)差距可想而知。
這個問題，隨著梁孟松的加入，終于有了改觀。梁孟松用了僅僅300天的時間，就讓中芯國際實現(xiàn)了從28nm到14nm的技術(shù)跨越，14nm芯片的良品率也從3%提高到 95%?？梢哉f，梁孟松的加入帶動了中芯國際制程工藝的跨越式發(fā)展。中芯國際實現(xiàn)28nm到14nm的跨越，也極大地振奮了國內(nèi)自主芯片產(chǎn)業(yè)的信心。
2020年1月份，中芯國際再次傳來了令人激動的喜訊，中芯國際旗下的的中芯南方集成電路制造有限公司宣布首條14nm生產(chǎn)線投入生產(chǎn)。
然而，中芯國際的集成電路制造技術(shù)距世界先進(jìn)水平還是有很大差距。不久前，臺積電宣布5nm生產(chǎn)線即將投入量產(chǎn)，而同為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的三星已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)向3nm生產(chǎn)線。在芯片領(lǐng)域，14nm和5nm之間還間隔著7nm的技術(shù)差距，也就是說，中芯國際和臺積電的半導(dǎo)體技術(shù)仍然相差兩代。
中芯國際制造技術(shù)突破的道路上，有兩個難題——技術(shù)封鎖和資金匱乏。
眾所周知，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展是建立在“燒錢”模式上的。每一次納米工藝的進(jìn)步，其成本都以幾何倍增長。2019年中芯國際投入研發(fā)的資金達(dá)6.874億美元，占銷售收入的22%。
圓晶的成本隨著制程的金屬層數(shù)隨著工藝的演進(jìn)不斷提升。例如13nm制程有六層金屬，5nm最少會有14層金屬，此外，半導(dǎo)體制作中還要引入新的技術(shù)，14nm時需要引入FinFET技術(shù)，5nm時引入堆疊橫向納米線技術(shù)。
其次是光刻技術(shù)成本。40nm和45nm制程需要用到40層光罩，而14nm和10nm就需要60層光罩。這對光刻機(jī)的要求近乎是苛刻的，而全球僅有一家成功成功開發(fā)EUV的公司——荷蘭的阿斯麥。去年5月，中芯國際向荷蘭訂購一臺光刻機(jī)，而這臺光刻機(jī)的價格就達(dá)1.2億歐元，其價格相當(dāng)于兩架波音737。
再者，美國一直掌握著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，對中國半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)行技術(shù)封鎖。據(jù)路透社報道，美國周一宣布對中國半導(dǎo)體設(shè)備限制出口，防止中國通過民用商業(yè)等途徑獲取半導(dǎo)體設(shè)備和技術(shù)。
縱觀中芯國際發(fā)展歷程，在重重困境中一步步走到今天，實屬不易。雖然中芯國際的工藝實力相較于世界頂尖水平還有差距，但中芯國際依舊給業(yè)界創(chuàng)造了不少奇跡。N+1工藝已經(jīng)逼近7nm水準(zhǔn)，而往后性能更加強(qiáng)大的的N+2工藝，必然能在技術(shù)上讓中芯國際更有底氣。
中芯國際此次技術(shù)工藝的突破，對中國半導(dǎo)體企業(yè)來說也具有戰(zhàn)略意義。一方面，中芯國際的技術(shù)突破讓“中國芯”在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有了更多的話語權(quán)，為中國電子產(chǎn)品企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。另一方面，中芯國際的新工藝也為我國半導(dǎo)體企業(yè)研發(fā)爭取了更多的時間。
不過，目前國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展階段，還存在很大差距，這也意味著中芯國際的前行之路依舊任重道遠(yuǎn)。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大環(huán)境不利的情況下，中芯國際技術(shù)發(fā)展之路，必然充滿著千難萬險。
文/劉曠公眾號，ID：liukuang110
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