晶圓代工白熱化，中芯國際能否接棒臺積電？
2019-06-19 10:37:52 互聯網在三星宣布將于2021年推出一款突破性的3nm工藝制程產品后，臺積電(TSM.US)終于按捺不住，欲全力反擊。據智通財經APP了解，近日，臺積電官宣正式啟動2nm制程研發，并預計研發工作將于2024年完成并投入生產。
臺積電的官宣再明了不過，矛頭直指三星，欲在先進制程上與三星拉開距離，火藥味十足，且臺積電全球總裁魏哲家6月18日表示，5nm產品將于明年量產，緊跟三星步伐。
隨著雙方的角逐，晶圓的制程工藝已逐漸向1nm靠攏，半導體的物理學極限也將受到挑戰，能否成功尚不可知，但三星與臺積電的宿敵之戰已在所難免。
落后玩家英特爾
時至今日，三星與臺積電成為了晶圓代工領域的資深玩家，其他企業已被遠遠甩開，而2018年8月便是個特殊的日子。
8月13日，臺灣第三大晶圓代工廠聯電做出了一個艱難的決定，即停止12nm以下先進工藝的研發，不再比拼技術，而重視投資回報率，把賺錢放在第一位。
8月28日，全球第二大晶圓代工廠格芯(Global Foundries)官宣：為支持公司戰略調整，將擱置7nm的FinFET項目，并在裁員的同時，把一部分頂尖技術人員部署到14/12nm FinFET衍生產品和其他差異化產品的工作中去。
至此，在追逐7nm以下的先進制程企業中，僅剩英特爾、三星、臺積電三位玩家。以每平方毫米數百個晶體管的指標來看，英特爾雖是10nm制程，但其晶體管數量更為密集，近似晶體管密度可達100.8MTr/mm。
而臺積電與三星雖是7nm制程，但在晶體管密集度的指標上，仍弱于英特爾(INTC.US)。臺積電7nm FF/FF+工藝下的近似晶體管密度為96.5 MTr/mm,三星7nm工藝下的近似晶體管密度則為95.3 MTr/mm。臺積電與三星的實力更為接近。
但值得注意的是，雖然英特爾10nm制程的晶體管密集度高于臺積電的7nm制程產品，但臺積電的邏輯單元密集程度卻優于英特爾，可以說各有特色。不過，英特爾的10nm工藝卻一再延遲，不見進展。在5月8日舉行的英特爾投資者日上，公司管理層終于向市場吐露了“救心丸”。
英特爾表示，將在2019和2020年推出多款10nm產品，7nm產品將于2021年推出，是基于xe圖形架構的GPGPU。
從制程上看，英特爾無疑是被三星和臺積電甩開了一段距離。因為至2021年時，三星推出的便是基于GAA工藝的3nm制程，可將芯片性能提高35%，并將功耗降低50%，芯片面積縮小45%。而臺積電在臺灣的第一家3nm制程工廠將于2021年投產，并計劃在2022實現大規模生產。
雖然臺積電與三星都是在2021年推出3nm制程產品，但三星在進度上則更快一些。國際商業戰略咨詢公司的CEO Handel Jones說道：三星在GAA方面領先對手臺積電約12個月，英特爾則可能已經落后了兩至三年。
對于GAA技術取得的突破，三星代工業務營銷總裁Ryan Lee則表示，GAA技術讓2nm、1nm工藝成為了可能。事實上，自3nm之后，三星便放棄了FinFET工藝，而臺積電此次公布的2nm研發計劃中，并未公布相關材料和技術工藝。
第三次產業轉移
在英特爾被甩開之后，晶圓代工巔峰之戰的參與者便只有三星和臺積電兩家。二者均是亞洲企業，并受益于第二次半導體產業轉移，從而發展為行業巨頭。
事實上，在半導體并不算長的發展歷史中，已出現兩次產業轉移，每一次的產業轉移都對產業落地國的經濟發展產生巨大助力。第一次產業轉移時，是從美國轉向日本。
二戰之后,日本開始實行產業標的政策，緊盯西方國家開始大量引入技術，以“引進-消化-改良”的方式迅速縮短與美國的距離。
發展具一定規模后，日本以物美價廉的方式切入DRAM儲存器市場并迅速做大，至1986年時，日本在全球DRAM市場的占有率高至80%，反超美國成為世界第一強國。但從90年代開始，由于經濟發展停滯，日本半導體產業卻仍固守原有的分工方式，并未根據行業的發展主動調整產業結構，導致產業開始走向沒落。
第二次產業轉移則是關顧了韓國和臺灣，二者在80年代正式開啟了半導體產業建設。韓國在財閥的帶來下，抓住了大型機到消費電子轉變期對新型存儲器的需求，撕開了半導體產業的缺口。發展至今，韓國以22%的市場份額成為僅此于美國的半導體產業大國，三星則成為了全球第一大半導體企業。
臺灣則在張忠謀的帶領下，看到了半導體設計與制造一分二的創新產業模式，并以晶圓代工為主，逐漸完善上中下游產業鏈布局，臺積電則成為了全球半導體產業發展的最大變數。2017年時，臺灣半導體代工的市場份額占全球代工市場的76%。
而第三次產業轉移，則有望發生在中國內地。2017年時，我國的半導體需求為1892億美元，占全球市場的比例高至44.1%。中國是全球最大的消費市場，近年來的半導體市場一直在快速增長，更為重要的是，在5G的推進過程中，自動駕駛、物聯網、大數據等新興行業將帶來新的需求增量。
圖：來源于西南證券
在市場需求，政策鼓勵，國產化替代以及相對廉價勞動力的支撐下，半導體產業正向內地轉移。據恒大研究院數據顯示，至2020年時，將有約30座晶圓廠在內地落地，主要集中于上海、江蘇和安徽一帶。
中芯國際奮起直追
但我國目前的半導體產業發展仍不協調。從產業結構上看，我國的半導體產業雖由“大封裝-中制造-小設計”向“大設計-中制造-中封裝”轉型，但需求供給不平衡的矛盾較為明顯。
尤其以晶圓代工更為突出。據西南證券數據顯示，2017年時，中國晶圓產值需求約671億，但內地的晶圓代工廠僅提供了28.3%的產值，該比例較2013年下降了19.8%，存在缺口481億元，較2013年增加了130%。
這也表明了中國內地晶圓代工廠制程工藝水平與全球領先水平仍有一定差距，而中國內地晶圓代工廠的典型代表為中芯國際(00981)、華虹半導體(01347)。
中芯國際與華虹半導體的區別在于，中芯國際更專注于先進制程，而華虹半導體則深耕成熟制程。2018年時，中芯國際在90nm以下制程的營收占比為49.9%，而同期華虹半導體的一半收入則來自于0.35um以上制程的產品。
從產品分布來看，中芯國際在計算機及通訊領域的收入占比高達50%，而華虹半導體則面向消費類、汽車/工業等相對低端領域，且需求集中，2017年時，來自該兩領域的收入占比高達84%。
因此，我國內地目前在先進制程上的主要代表便是中芯國際。2018年時，中芯國際就基帶及射頻應用推出第二代28HKMG平臺28HKC+，相比第一代28HKMG技術28HKC，產品功能改善15%，節能25%，28HKC+將于2019年生產。
2018年時，雖然中芯國際來自28nm制程的收入僅有6%，但由于28nm具長制程特性,且在公司推出第二代平臺后，有望提升在28nm上的收入水平。
與此同時，中芯國際成功建立了14nm技術平臺，第一代14nm FinFET工藝已獲得客戶認同并進入客戶導入及開發驗證階段，預計今年便可進行生產。此外，12nm技術亦取得相應突破。
與三星、臺積電相比，中芯國際作為后來者確實在制程上相對落后，但其研發支出并不含糊，自2013年觸底反彈后，研發占收入的比例持續提升，2018年時，該比例為16.52%，是臺積電的一倍。
圖：來源于西南證券
值得注意的是，中芯國際與臺積電在28nm技術節點上的時間差最大，長達5年之久，但隨著臺積電制程的不斷壓縮，摩爾定律放緩，即在越接近1nm的制程上，花費的時間或越多，這在一定程度上縮減了中芯國際追趕臺積電和三星的時間成本，而在14nm的技術節點上，中芯國際與臺積電的差距已縮短至3.5年。
可以預見，在第三次產業轉移，政策支持，以及物聯網、人工智能、自動駕駛等新型行業對半導體需求拉動的大背景下，中芯國際在先進制程中將奮起直追。
免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表EETOP贊同其觀點和對其真實性負責。如涉及作品內容、版權和其它問題，請及時聯系我們，我們將在第一時間刪除！
