中芯国际能否打赢“芯片战”,挽回国产半导体“失去的二十年”

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2020-07-02

自从华为被美国列入实体清单之后,中芯国际就站在了国产芯片的聚光灯下,14亿国人将国产芯片代工的重任“交给”了中芯国际。然而,中芯国际一路走下来也是非常艰难。$中芯国际(SMI)$

SMIC

国产半导体产业的“前世今生”

早在1965年,我国第一块硅基数字集成电路板,也就是我们现在所俗称的芯片,就已经研制成功。在当时,现在的光刻机巨头ASML还没有出生,半导体巨头台积电20年之后才宣告创立。虽然那个年代及其艰难和复杂,但是我国无数满腔热血的科研人员却在一穷二白的情况下硬生生在许多领域做出重大科学突破。然而这一趋势在80年代出现了分歧。开放之后,国内企业开始大量进口国外的产品。我国当时刚刚进入开放状态,一切都还没有适应。我国承担研发芯片,光刻机设备的单位只有国有科研单位有这个技术和经济实力,缺少商业化压力。因此,即使我国当时的半导体材料和设备性能上达到了世界顶尖水平,但是在商业化和成本上远远逊色同期国外的产品,国内企业纷纷采购国外低廉高产的产品,我国半导体产业的发展从此内外交困。

2000年张汝京怀着制造“中国芯”的愿景在上海创立了今天的国产半导体巨头——中芯国际。然而彼时我国在这个行业的发展已经今非昔比。纵然此时面对着台积电,英特尔,ASML等国际半导体巨头的围剿,中芯国际也只能在万般无奈之下开始新的征程,奋力填补国产芯片这二十年以来的空白。

“闪电”过会,身边暗涌环伺

时间转眼来到了2020年,中芯国际已经成长为估值近2000亿人民币的国产芯片巨头公司,而眼下也是中国半导体发展前程最为关键的时刻。2020年6月19日晚间,上交所披露可创办第47次上市委员会审议会议结果,同意中芯国际首发上市。从6月1日提交科创板首发申请,到6月19日审议通过,中芯国际只用了短短19天的时间就完成了其他公司可能长达2-3年注册上市的流程,中芯国际在科创板的每一个节点都在快速书写科创板的新纪录。中芯国际回归 A股之路正式启程,其上市招股书内更是完成了自我剖析,其中也不乏与冤家台积电之间的“芯片战”。

过去两年中芯国际最大的亮点,除了与重要客户华为的合作以及先进的技术突破之外,还使公司迈向了更高的水平。中芯国际目前的工艺技术范围为0.35微米至14nm。其中,在逻辑工艺的技术领域,中芯国际是中国大陆第一家实现14nm FinFET批量生产的晶圆代工厂,代表了中国大陆集成电路制造技术自主研发的最先进水平。

在特殊工艺领域,中芯国际先后推出了特殊工艺,如24nm NAND和40nm高性能图像传感器,包括与各个领域的领先公司合作,以实现特殊存储器,图像传感器和其他市场领域的持续增长。

在2018年的纯晶圆代工行业的全球市场销售排名中,中芯国际排名世界第四,在中国大陆企业中排名第一。中芯国际招股说明书中的亮点之一就是自公司成立以来就披露了该公司的技术开发流程,包括7nm,N + 1、28nm HKMG,22nm,40nm工艺项目,从中可以看出研发团队规模的变化以及中芯国际投资技术团队资源的演变。

截至2019年12月31日,中芯国际拥有15,795名员工,其中2,530名研发人员,占16.02%。与最大竞争对手台积电(TSM)相比,截至2019年底,台积电在全球拥有约51,000名员工,包括在北美,欧洲和日本的子公司或办事处,为全球客户提供即时业务和技术服务。中芯国际还透露,在14nm FinFET工艺研发项目中,参与研发的人员总数约为100人,包括12nm工艺,无线射频技术,汽车电子,高性能计算平台等。发展到第二代FinFET的N + 1代,参与研发的人员数量大大增加了三倍,研发团队达到300人。

根据中芯国际发布的数据,一个高级流程(N + 1)技术开发团队平均拥有大约100-300名研发人员。但是这在半导体产业中还远远不够。通过调研同行业中的台积电开发一个全新的制程世代过程发现,通常台积电的团队将员工分为几组,每组估计有500人,因此台积电至少投资了1000多人的研发团队来开发一种工艺技术。然而,对于先进工艺的进展,中芯国际仅公开了第二代FinFET的28nm,14nm FinFET和N + 1三种工艺技术。公司内部的研发团队资源实际上很有可能已经开始转移到新一代的N + 2技术上,中芯国际的招股说明书并未披露N + 2工艺研发的投资状况。因此,在中芯国际先进的工艺布局中,真正的秘密武器可能是N + 2技术,这可能是最接近台积电大规模生产的7nm工艺。因此,此流程一代的研发投资状态将始终保持低调。

根据招股书数据,中芯国际,台积电和联电总资产分别为1148亿元,5285亿元和855亿元。收入分别为220亿元,2466亿元和342亿元,毛利率为21%,46%,14%;净利润分别为13亿元,816亿元,11亿元,净利率为1.13%,15.44%和1.29%。可以看出,追赶中的中芯国际与联电在毛利率和净利率上仍然与“行业老大”台积电相去甚远。一方面,毛利率的下降表明在半导体这一需要高端材料和技术的产业,对成本的控制能力显然没有大消费行业那么容易,公司需要不断投入资金去进行产品的创新和研发,以及材料和设备的生产。另一方面,这个行业也是极其具有产品壁垒的行业,一旦公司攻克了新的技术难关,根据过去半导体公司的研发速度来看,1-3年内毛利率可能会下降,但实现量产之后的3-5年甚至更久的时间内,公司的净利润可以有一个质的飞跃。短期来看,中芯国际凭借自身的技术和产品已经能够和联电并驾齐驱,并且联电宣布将放弃先进工艺的开发,并停止采用14nm工艺技术,这也让中芯国际有了超越联电的机会。

然而,中芯国际同台积电还有不小的差距,这中间除了技术的差距外,政治因素与地缘市场因素也不可忽视。美国对中国的贸易战限制了中芯国际的市场份额扩张,只有寻求自身突破加以市场营销速率的提升,才能够尽快赶上台积电的脚步。因此,就长期发展前景和抱负而言,中芯国际仍在追赶台积电,与联电的纠缠只是暂时的。

从研发费用和收入比例来看,中芯国际在全球所有晶圆代工厂中占比营收最高。按2019年数据计算,台积电的研发费用为211亿元人民币,占总收入的9%;中芯国际的研发费用为47亿元人民币,占总收入的22%。

究其原因之一,台积电的研发费用比中芯国际的收入高,因为台积电规模太大,而且台积电数十年来每年都在研发上投入巨资,才确立了今天的领先地位,相比之下,中芯国际应该为了填补与台积电的技术差距,才在过去的几年中有所提高。虽然中芯国际拿出了比台积电更高比例的费用用于产品研发,然而一旦中芯国际的研发受阻,或将放慢竞争市场份额的脚步,陷入产品研发持久战的泥沼中。这也是中芯国际潜在的一大风险。

20年发展历程

2020年是中芯国际成立20周年,公司将其发展过程分为三个部分:

一,基础建设期(2000〜2004)

2000年中芯国际工厂在上海浦东开始建设,是中国大陆第一家提供0.18微米技术节点的集成电路铸造企业;

2001年,上海8英寸生产基地建成;

2002年,公司获得了完整的技术认证,并批量生产了0.18微米。同年,在北京举行了12英寸生产基地的奠基仪式;

2003年,它收购了天津摩托罗拉工厂,并成立了中芯国际天津公司。该公司先后获得了完整的技术认证,并批量生产了0.35微米〜0.13微米。2004年,该公司首次实现盈利,并在香港联合交易所和纽约证券交易所上市。

二,积累期(2004〜2015)

2004年,北京的12英寸生产基地逐渐投入生产,这是中芯国际发展的重要里程碑,标志着该公司已成为8英寸和12英寸集成电路晶圆代工企业;

2005年,年营业收入首次超过10亿美元,在2006、2009和2011年,成功实现了90nm,65 / 55nm和45 / 40nm升级并实现了批量生产;

2013年,年营业收入首次超过20亿美元。


三,快速发展时期(2015年至今)

2015年,中芯国际成为中国大陆第一家实现28纳米批量生产的企业,并在中国大陆的高端芯片零生产方面取得了突破。经过战略调整,公司进入快速发展时期,分别在上海,北京,天津和深圳建立了生产基地。新建和扩建。

2017年的年收入首次超过30亿美元。

14nmFinFET芯片在2019年实现量产,第二代FinFET技术将进入客户导入阶段。

结语

中国大陆科技公司的成功崛起可能给台积电带来巨大压力。他们对自主研发芯片的强烈渴望也将成为中芯国际发展的强大动力。但是在获得这种推动之前,中芯国际必须首先想办法突破自身。从最基本的技术水平来看,台积电当前的技术至少比中芯国际领先两代。目前,世界上最先进的台式机和移动处理器是由台积电的7nm工艺制造的,其5nm工艺将在2019年正式投产。中芯国际目前运行的最先进的工艺是14nm工艺,其对和台积电的工艺流程节点对两者之间的差异也抱有乐观态度。

根据目前中国大陆的科研能力和制造业的发展速度,不难使两代技术均等。最大的问题是,由台积电等国际先进制造商建立的专利壁垒很难克服。另一方面,半导体产业,特别是晶圆代工等高科技制造业,争夺高端人才是决​​定企业兴衰的关键。如何留住人才,是包括中芯国际在内的中国大陆许多晶圆代工厂最棘手的问题。

当然对于中芯国际来说,它也有自身的一些优势,它作为我国最具有实力的一家芯片代工企业,背靠的是中国这个巨大的消费市场,中国是全球芯片消费最大的国家之一,每年光进口的芯片就达到2万亿,如果中芯国际能够在7nm芯片或者更高制程的芯片技术上取得突破,那么未来中芯国际的发展是不可估量的。

纵览中芯国际二十年历史,可以看到,从诞生之初,打破技术障碍并完成国产芯片的突破便是中芯国际的重要使命之一。一个产业的命门能够自己控制才最为安心,国产芯片能否填补中国半导体“失去的二十年”的空白,需要所有国人一起努力。对于我们当前的许多问题,我们需要面对。但是我们不能只看到问题并陷入极端悲观的状态,我们看到问题是为了解决,而不是责怪。因此,我们也应该看到自己的优点,发挥自己的优势。国产芯片必须保持积极乐观的态度来应对困难。只有这样,我们才能真正实现自力更生,整个民族才有可能自强不息。

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精彩评论

  • 赵小宝
    2020-07-02
    赵小宝
    不看好中芯国际
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