芯芯向荣or芯芯向戎中国晶圆制造业发展情

　　摘要： 随着国家集成电路产业投资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剂发展，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。

　　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 6亿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 00亿美元；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B 、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”。

　　1、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剂发展，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和扩产的带动。年中国半导体制造业中，每一年的增长幅度都在2 %以上（见图1）。

　　图1：中国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6 .2亿元，占半导体制造业总营收的70%多。

　　其中内外资公司各占一半，五家外资公司的营收是 55.50亿元，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 6 .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29 .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。

　　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3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 0K，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。

　　2、中国半导体制造产能分析

　　根据笔者统计，详见图 ，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 ：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）

　　3、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1 4K。8寸设计产能合计为446K，然实际产量是4 0K；中国内资代工产能合计 50K。

　　但是我们要注意到，虽然，我国晶圆代工产能有 50K，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 .5%，全年28nm工艺营收占到公司总营收的1.6%，预计2017年将有可能到达%。在28nm获得突破的同时，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？

　　中国整机系统公司突起迅速，“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突起，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. 0亿元，2016年是2011年的 倍多，CAGR是20.91%，而全球设计业的CAGR仅为 %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，我们看到从年里，伴随着设计企业的突起，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. 亿元，假定一半在国内生产，假定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 660K片12寸晶圆，则每月是 05K片12寸晶圆，如果以90%产能利用率计算，则每个月产能为 40K片12寸晶圆产能。（台积电是 070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 %，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。

　　5、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最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，假定芯片设计公司的毛利为40%，则晶圆制造业产值为 58亿美元，如果每一个12寸晶圆的价格为2500美元，需要的年产能是14 20K个12寸晶圆，则每个月是1190K个12寸晶圆，如果以90%产能利用率计算，则每个月产能为1 20K的12寸晶圆产能。缺口大约是每月1000K的12寸晶圆产能。

　　当然每个月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，由于国内还有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寸产线月产能到达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，将每个月贡献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”的窘境如何破局

　　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，即便FAB厂房建好，设备在哪里？运营团队在哪里？客户在哪里？

　　01专项整体专家组组长多个场合表示，国家为什么要颁布推动纲领？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。

　　那末问题来了？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”的窘境，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4 %，公司CEO邱慈云表示28nm的营收在2017年将占公司总营收的%。

　　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，希望凭仗其低成本优势和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。

　　7、小结

　　1、中国是需要建FAB，但是我们的装备材料产业要跟上，我们不能依靠美欧日的设备材料公司提供，一旦有情况产生，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，我国的装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换国外厂商同类产品，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本钱下降。

　　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。

　　、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 倍高价去台湾、美国等地区挖人了。

　　4、中央政府对晶圆制造要有公道的布局，同时对地方政府的不规范行动应该进行遏制。地方政府不能给予外资晶圆制造以超国民待遇，以避免与内资企业造成不公平竞争环境。