拥抱A股,中芯国际的量产突围

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2020年6月10日21:43:40 评论 66 2441字阅读8分8秒

6月1日晚,中芯国际科创板IPO申请正式获得上交所受理,计划募集资金200亿元。

据中芯国际招股书披露,这次科创板上市募集的资金,80亿元将投入中芯国际旗下的中芯南方公司(中芯南方集成电路制造有限公司)正在进行的12英寸芯片SN1项目,占此次募集资金的40%。

此前不久,国家集成电路基金会联合多方机构向中芯国际注资213亿元,和这次科创板上市募集的资金共达413亿元。此次中芯国际大量募集资金,是在中美贸易摩擦升级的背景下进行,其重要意义不言而喻。

在半导体行业,技术一直是引领企业的核心竞争力。晶圆代工技术研发的进步,需要大量资金投入。但半导体行业的技术进步是一个长期的过程,中芯国际目前的技术水平还略微落后,想要追赶国际尖端水平,就需要厚积薄发。

回归A股,意在追赶先进制程工艺

半导体产业的芯片制造与设计技术,主要体现在加工设备、加工工艺、封装测试、批量试产及设计创新能力上。

目前,国内最先进的集成芯片代工企业就是中芯国际,其主要业务包括14纳米到0.35微米的芯片代工与技术服务。其中,集成电路的晶圆代工业务是中芯国际的营收核心,占2019年业务收入的93.12%。

这次中芯国际在科创板上市,募集资金主要还是用于晶圆代工先进工艺的研发。中芯国际计划投入80亿资金的SN1项目,主要用于生产14nm及更高制程工艺的集成电路芯片。而在中芯国际加快研发脚步的背后,也不可避免的受到来自中美贸易摩擦升级的影响。

中美贸易摩擦升级的情况下,中芯国际可能会在生产、订单方面受到影响。因此,中芯国际加大了研发力度也在情理之中。

中芯国际的14nm晶圆代工技术,是国内半导体行业最先进的集成电路晶圆代工技术水平。但与业内最高技术水平相比,中芯国际的制程工艺上至少还存在两代的技术差距。而要想缩小这个差距,就需要借助雄厚的资本,这正是此次上市融资的原因。

纳米制程工艺的节点代数,是指晶体管源极和漏极所连接的半导体材料的距离。例如7nm制程工艺,是指晶体管源极和漏极之间的线宽为7纳米。

摩尔定律提到,集成线路上可容纳的元器件数目每提升一倍,性能也会提升一倍。按照摩尔定论,纳米制程工艺越低,栅极的线宽越小,集成电路上可容纳的原件数目也就越多,其性能也就更优越,所以半导体产业的顶部企业都在向高端技术发展。

对半导体产品制造企业来说,制程工艺的节点代数就代表了企业晶圆技术的研发实力。目前,业内可以量产的最高制程工艺是台积的5nm制程工艺,中芯国际量产制程芯片工艺是14nm。在16nm及更高制程工艺上,台积电有12nm、10nm、7nm制程工艺,中芯国际16nm以上制程工艺仅有14nm。

可以看出,中芯国际的制程工艺和台积电相比还有较大差距。这样的技术差距下,中芯国际所承受的科研压力可想而知。

而在国内半导体企业中,中芯国际在纳米制程研发中投入的费用是最多的,2018年中芯国际研发费用为45亿元,占营业收入的19%;2019年投入47亿元,营业收入占比22%。除此之外,中芯国际每年研发费用的投入占比还在提升。

倾力研发之下,中芯国际的14nm制程工艺终于在2019年投入量产,并且良率达到了95%。不过,晶圆产能提升缓慢的问题,仍一直困扰着中芯国际。

晶圆产能是道难题

据行业数据,2019年中芯国际平均每月出货量为20.5万片,而台积电平均月产量为108.3万片。2019年,中芯国际共生产芯片515.3万片,台积电为1010万片。

月均出货量数据对比上,台积电的产量将近中芯国际的5倍;年度产量数据,台积电产量约为中芯国际的2倍。而在中芯国际早就成熟的28nm制程工艺上,良率上也一直未有很大突破。

中芯国际和台积电晶圆产能上的差距,归根结底还是技术上的差距。不过,台积电毕竟是行业领头羊,中芯国际各方面数据逊色也在情理之中。

晶圆制程技术的差距,也反映在高端产品在总收入占比上。2020年Q1财报,台积电7nm制程工艺出货量占总收入的35%,16nm及更高工艺水平工艺占总收入的55%。而中芯国际仅有14nm的制程工艺高于16nm,总收入占比仅为1.3%,仍存在较大差距。

显然,和中芯国际相比较,台积电的晶圆制程技术在产能上更具有优势。2019年,台积电营收2470亿元,16nm及更高制程工艺创造营收为1358亿元,而中芯国际仅为2.86亿元。从台积电和中芯国际16nm及更高制程工艺营收对比中,半导体产业技术创造收益的特性表现得淋漓尽致。

在技术研发上,产能提升也是中芯国际必须渡过的一个难关。而晶圆代工技术的进步,需要大量的高端技术人才和长期实践积累,短时间内很难有所突破。突破技术研发提升量产规模,才有希望抓住时机、冲破限制,这正是当前上市的另一层含义。

而在逼近摩尔定律极限的3nm制程工艺后,纳米制程工艺会进入技术瓶颈,这段时间会成为中芯国际技术突围的最佳时期。

3nm成最佳突围契机

在纳米制程工艺中,更高的制程工艺也意味着芯片上的晶体管更加集中,而晶体管过于集中会导致晶体管源极和漏极的沟道缩短,晶体管栅极的电流不能从源极流向漏极,更容易引发量子隧穿效应,从而使逻辑电路失效。

据业内说法,目前纳米制程工艺的极限在3nm。超过3nm后,量子效应会使晶体管失去开关的作用,进而使逻辑电路失效。联发科董事长蔡明介表示,3nm之后研发将会遇到极大的困难,预计会在2025年遇到技术瓶颈。

在3nm之后晶圆制程工艺的研发上,各企业将会停滞较长一段时间。而这段时间,将会是中芯国际追赶国际晶圆制程工艺水平的机会。

此次中芯国际在科创板上市,目的就在于加快晶圆代工技术的研发脚步,力求在3nm极限制程工艺的机遇下追上国际半导体尖端水平。不过,晶圆制程工艺的技术进步是一个积累的的过程,中芯国际想要在3nm制程工艺的瓶颈期追上国际水平,仍面临很大的压力。

作为国内半导体产业的龙头企业,中芯国际背负着国内半导体产业技术突围的希望。虽然前路艰难,但中芯国际仍必须负重前行,毕竟作为国内最高技术水平的代表,中芯国际已经退无可退。

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