中芯国际先进制程的进击之路
2019-08-12
11:23:28
来源: 互联网
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8月8日，中芯国际发布了其2019年第二季度的财务报告。中芯国际在其电话会议中表示，得益于智能手机和物联网生态的带动，中芯国际本季度在通讯市场走势良好，营收占比为48.9%。另外，据其财报显示，其FinFET工艺研发持续加速，14nm已进入客户风险量产，预期在今年底贡献有意义的营收。第二代FinFET N+1技术平台已开始进入客户导入。在9日的电话会议上，中芯国际CEO赵海军博士表示：“目前已经有十几家企业采用中芯国际的14nm工艺，年底将有小批量出货。”
这是继中芯国际在第一季度后，再传出关于公司在14nm工艺上的好消息。而伴随着这条消息的发布，也不难发现，在不经意间，中芯国际在先进工艺上已然取得了惊人的成长。
中芯国际的发展之路
虽然现在已有7nm的产品被应用，与5nm及其以下工艺相关的计划消息也接连不断。但据公开消息显示，目前主流的芯片制程仍是90nm、65nm、40nm、28nm、16nm，由于28nm工艺成熟和高性价比特性，成为目前生产最多的芯片，销售占比近30%。
而从中芯国际去年第四季度的财报中看，按工艺制程上来看，中芯国际在2018年的主要收入来源仍然来自40/45nm（2013年量产40nm）和55/65nm，分别占四季度总营收的 20.3%和23.0%，28nm只占其四季度收入的5.4%。但根据西南电子的调查显示，当先进工艺进入到28nm阶段，仅有5家纯晶圆代工企业和5家IDM企业进行了成功量产，中芯国际是中国大陆最早可以量产28纳米技术的晶圆代工厂（中芯国际28nm工艺于2015年正式成功量产）。
但根据雷锋网的介绍，28nm工艺有两个方向，一个是高介电常数金属闸极（HKMG），一个是低功耗型的传统氮氧化硅（SiON）。当时，中芯国际的28nm属于后者，相比前者技术难度更低。而后，在接下来的几年中，中芯国际一直没有放弃28nm HKC+工艺。直到2018年下半年，中芯国际终于宣布已经量产28nm HKC+工艺，而华虹方面则计划到今年年底才能量产28nm HKC+工艺。
由于技术上的提升，以及市场对28nm产品的需求，使得中芯国际的28nm产品在过去的半年中有所增长。据其最新财报显示，在中芯国际2019年第二季度中，其28nm占其收入的8.6%。由此看来，中芯国际的28nm工艺已经渐入佳境。但是，在9号的财报会议上，中芯国际则表示，公司不打算在短期内扩大28纳米的产量。在2019年，中芯国际同样也将致力28nm HKC+工艺的多样化发展。此时，中芯国际在刚刚迈入28nm的时代，国际厂商已经将先进工艺延伸到了10nm甚至是7nm。这也就意味着28nm的价格已经被“压了下来”。这对中芯国际来说，是个不小的压力。
在这种压力下，中芯国际早早开始布局28nm以下工艺。2017年，在梁孟松刚加入中芯国际之时，就有台媒报道称，中芯国际已经在14nm工艺上开始布局。在接下来不到3季的时间里，中芯国际14nm的试产良率，已快速从3%提升到95%。当时间进入到2019年后，中芯国际的14nm产品有了后续的好消息。据新媒科技评论先前的报道称，中芯国际于今年上半年将会大规模量产14nm工艺，首个订单来自手机领域。
除此之外，今年5月，中芯国际联席首席执行官梁孟松在公司第一季度财报中透露，中芯国际FinFET研发进展顺利，12nm工艺开发进入客户导入阶段，上海中芯南方FinFET工厂也已顺利建造完成，开始进入产能布建。其14nm工艺虽已经有客户导入，但目前为止，并没有对公司的营收产生影响。对此，公司也在其最新财报中表示，其14nm相关产品预期在今年底贡献有意义的营收。
同时，在第二季度财报中，中芯国际也公布了其14nm的最新进展——中芯国际联席CEO梁孟松曾表示，“中芯国际第一代FinFET 14nm工艺已经进入客户验证阶段，产品可靠度与良率进一步提升”。
（2019年第二季度各类晶圆营收占比，来源：中芯国际官网）
而在14nm以下工艺上，中芯国际也采取了继续向下发展的计划。就目前市场上的消息而言，中芯国际早在去年就在7nm工艺上做出了相应的布局。据公开资料显示，中芯国际在去年向荷兰ASML订购了一台EUV极紫外光刻机，单价高达1.2亿美元，用于未来打造7nm工艺。
从上述种种消息来看，从2000年中芯国际成立到今天，在短短的将近20年中，中芯国际从一穷二白发展到如今14nm工艺并意图7nm工艺，可以说是取得了惊人的成绩。（与联电相比，在三星还未重视晶圆代工之前，当初的晶圆代工二哥，曾在2009年就量产了40nm工艺，但如今它却止步于12nm。）
中芯与国际巨头之间的距离
据通信信息报消息显示，截至 2017 年第二季度末，台积电 28 纳米以下的中高端制程芯片已经占总收入的 54%，40 纳米以下占 67%。而中芯国际 2017 年收入贡献度最高的还是来自于 90 纳米及以下的制程技术，占比达到 50.7%。2017 年中芯 14 纳米技术的研发也才到关键的突破期，尚未完成开发。由此可见，当中芯国际还在 28 纳米挣扎时，台积电的技术已经至少遥遥领先三代。
当中芯国际在28nm上有所进展，它与国际巨头之间的还有多大的差距？据西南电子的报告显示，中芯虽然还难以撼动台积电28nm市场，但有望超越联电和格罗方德。台积电2016年28nm占据60%以上的市场，且收入占比维持25%左右，短时间内难以撼动。联电28nm技术落后台积电2年多，16年市场占比8%左右。格罗方德于2012年底实现28nm工艺的量产，多年处于亏损状态且中国市场客户不足。中芯国际28nm目前虽然市场占比较低，但是不断扩大研发投入和引进人才，竞争力日渐增强，有望超越联电和格罗方德。
（来源：西南证券）
在过去的日子里，半导体先进工艺一直遵循着摩尔定律“中规中矩”地发展。2003年，半导体制程从微米时代跨入了纳米时代。在进入纳米时代的十几年后，由于技术和成本上压力，半导体先进工艺也遇到了瓶颈。这种压力，在为中芯国际带来了挑战以外，更为它带来了机遇。目前，大部分代工厂的工艺都停留在了14nm上。而中芯国际也在不断的追赶中，逐渐步入了14nm的轨道。
根据西南证券消息显示，2018年1月30日，中芯国际公布公司旗下中芯南方拟增资扩股，使其注册资本由2.10亿美元增加32.9亿美元至35亿美元。据悉，中芯南方是配合中芯国际14纳米及以下先进制程研发和量产计划而建设的具备先进制程产能的12英寸晶圆厂。中芯南方预期在2018年度完成厂房建设和无尘室装修，预计2019年会有设备资本支出。先阶段拥有的14nm研发设施已经具备3500片的月产能，第二阶段会达到6000片/月，第三阶段会达到9000片/月。中芯南方目标将在2019年上半年投产，产品将有更高效能表现，成本较低，容易转移技术及融入设备中使用。
根据报道称，SMIC刚刚开始制造14nm芯片，而三星和台积电多年来一直在制造此类芯片。分析公司China Renaissance估计，中芯国际在14纳米和16纳米芯片方面仍落后台积电约17个季度。
以上是就中芯国际目前已有的技术，看它与国际巨头之间的差距。那么，从未来的布局中看，中芯国际与国际厂商之间又有多远的距离？
众所周知，就目前的技术而言，先进工艺越是往前走，竞争者就越来越少。另外，市场也有一种声音——10nm工艺是一个门槛，也是迈向7nm工艺的关键。以此看来，10nm的成与败，关系到能否顺利进到更先进的工艺上来。在这种压力之下，联电、格芯相继放弃了10nm市场，而后，只有台积电、英特尔和三星还在10nm以下的先进制程上较劲。而根据中芯国际的发展计划来看，未来在7nm市场的竞争者还将多加个中芯国际。
对于10nm及其以下的工艺来讲，目前，台积电、三星和英特尔都有了相关的布局。
据公开消息显示，台积电于2016年首发10nm芯片，在接下来的3年中，10nm产品为台积电创造了一定的营收。而后，台积电于2018年量产了7nm工艺。据台积电最新财报显示，其7纳米制程出货占台积电2019年第二季晶圆销售金额的21%。在TSMC 2019 Technology Symposium中，台积电还表示将于今年推出加强版的7nm工艺即N7+，明年量产6nm，在5纳米方面，台积电表示目前已经导入试产，计划于明年第二季开始量产。另外，台积电还计划其3nm可在2021年试产、2022年量产。除此之外，台积电还宣布公司正式开启2纳米工艺的研发工作，并在位于台湾新竹的南方科技园建立2纳米工厂。台积电预计，2纳米工艺研发需时4年，最快也得要到2024年才能进入投产。这款时间里5纳米工艺乃至3纳米工艺均会成为过渡产品，以供客户生产芯片的需要。
三星方面，也在2017年表示，该公司有超过7万个晶圆加工过程都采用了第一代10nm FinFET工艺。2018年初，三星开始量产第二代10nm工艺，称为10LPP（低功率+）。据腾讯科技报道，在2018年晚些时候，三星推出了第三代10nm工艺，称为10LPU（低功耗终极），提供了另一项性能提升。而根据其未来的制程工艺路线图，三星则计划今年推出7nm EUV工艺，明年有5/4nm EUV工艺，2020年则会推出3nm EUV工艺，同时晶体管类型也会从FinFET转向GAA结构。但就目前日韩贸易局势而言，三星7nm所需要的关键材料被日本管制，可能会导致其7nm工艺延迟推出。
而对于在14nm上进行了无数次优化的英特尔，也在今年推出了其10nm产品。据AI科技报消息称，英特尔10nm工艺，将于今年年底上市销售，只用于少数高端产品，对标同级别对手的7nm工艺，而服务器端将于明年上半年销售。
总结来看，台积电2018年已经量产7nm工艺，2020年则会转向5nm节点。三星7nm EUV工艺预计2020年1月份量产，5nm 预计2021年量产。英特尔的10nm(对标台积电的7nm)也已于前不久推出了相关产品，而联电与格芯相继宣布暂时搁置7nm制程研发，目前最先进工艺均为14nm。
以此看来，中芯国际正在缩小与国际巨头之间的距离。但根据，中芯国际在先进工艺上的研发投入看来，2018年全年，中芯国际的研发投入仅超过6亿美元。同时，通过本次电话会议，我们也了解到在未来研发方面，中芯国际在2019年计划用于晶圆厂运作和资本开支约为21亿美元，主要用于拥有多数股权的上海300mm晶圆厂的机器、设备，以及用于FinFET研发线。但这个数字与国际厂商相比，仍还有较大的差距——在过去5年中，台积电在研发上投入了500亿美元；三星也于2019年4宣布，将在2030年投资1150亿美元用于系统半导体领域的研发和生产技术。其中，60万亿韩元（521亿美元）将投资于用于制造逻辑芯片的生产设施和基础设施。
这样看来，中芯国际国际要想缩短与国际之间的距离，还有一段很漫长的路要走。
中芯国际引入的关键人才
除了技术方面以外，中芯国际要想与国际先进工艺接轨，还需要人才的加持。而中芯国际在2017年布局14nm工艺之时，就开始注重关键人才的引进。
在管理方面，中芯国际于2017年10月宣布采用Co-CEO模式，任命赵海军和梁孟松担任中芯国际CEO。据悉，梁孟松在1992就加入了台积电，而且那一年凭借自主研发的技术击败了IBM，从此名扬全球。2008年梁孟松又从台积电离职加入三星，在这个阶段，三星的制程演进路线在他的领导下由32纳米/28纳米Planner技术直接跳阶到14纳米FinFET技术，并在2014年底开始量产。2017年梁孟松来到中芯国际，在中芯国际上任4个月以来，他加强了研发队伍的建设，强化了责任制，提升效率及更具应变能力。同时调整更新了14纳米FinFET 规划，将3D FinFET工艺锁定在高性能运算、低功耗芯片应用，并且已在设备性能上看到较大的进步。
同期，中芯国际也任命周梅生出任CTO一职。据西南电子的调查称，周梅生过去在台积电任职时是梁孟松的手下大将，未来在与梁孟松的合作中将全力帮助中芯国际跳级到14纳米FinFET工艺。
除此之外，中芯国际的招揽人才之旅并没有结束。在其发布最新财报的前一天，中芯国际董事会也宣布了一则重要消息。该消息显示，8月7日起，杨光磊博士获任该公司第三类独立非执行董事及薪酬委员会成员，任期至2020年股东周年大会为止。据悉，杨光磊博士自1998年4月至2018年6月，在于台湾积体电路制造股份有限公司（注：TSMC台积电）位于台湾及美国的公司先后担任包括研发处长在内的多个不同职位，随后于2018年6月退休。
正是这些人才的导入，让中芯国际在过去的几年中得到了快速的成长。照此趋势发展，或许中芯国际也能在先进工艺上争得自己的一片天地。
责任编辑：sophie
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