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中芯国际努力的方向,应该是成熟制程还是先进工艺?

时间:2021-08-10 作者:莫大康 阅读:
在美国肆无忌惮的打压下,似乎有一种呼声中芯国际要转变策略,扩大成熟制程的份额。初听起来也合乎情理,一种无奈的选择。但是……
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在美国肆无忌惮的打压下,似乎有一种呼声中芯国际要转变策略,扩大成熟制程的份额。初听起来也合乎情理,一种无奈的选择。但是在中国半导体业环境下,中芯国际的地位举足轻重,旁人无可替代,但是从产业利益的角度,中芯国际必须要继续担当芯片制造业的领头羊,这个信念不可动摇。

因为从中国半导体产业发展立场,它必须要能成为国防,电子,讯息及低碳等产业的支撑作用,涉及国家的安全,因此半导体业发展能自主可控是不可退缩,有再大的困难也要努力前行。

  美国等打压是常态  

美国阻碍中国半导体业进步由来已久,从最初的“巴统”,“瓦圣纳条约”,到现阶段的“实体清单”等,充分利用它的两个强项,EDA工具及IP与半导体设备等打压我们,因此现阶段美方是随心所欲,让中国半导体业处于十分被动的地位,但是相信这种局面一定会改变,实质上它是一种利益的平衡,所以时紧时松是常态。中国半导体业发展要能适应它,从中激励自已,把困难转变成动力。只要认真踏实去干,树立信心,相信办法一定比困难多,有能力扭转被动局面,仅是时间的问题。

回忆中芯国际的历程,它的目标有时也会有些波动,如有时积极扩张及投入,大展鸿图,而有些阶段会略显稳健,依实现企业的盈利为首任,显然这一切与外部环境相关,从根本上它是产业利益与企业利益之间有时会不一致造成。

  充分认识中国半导体业发展的特殊性  

中国半导体业发展有它的特殊性,有利因素十分明显,如市场巨大,及有政府资金的支持等,但是困难之处也不少,如产业发展的最有效手段之一,兼并,尤其是国际之间,几乎很难用得上,以及产业发展的三要素,市场,技术及资金,我们的部分决策至少在现阶段尚不能完全依靠市场化,如存储器项目以及28nm to 14nm生产线等。因为这些项目的决策主要是基于产业发展的需要,即便有再大的困难也必须努力的推进,没有退路,所以这些项目国家都会给予资金及政策等方面的支持。

现阶段产业发展困难的是西方的阻挠,它们不让我们享用全球化的成果,半导体产业链如此之长,技术要求高,及专业化极强,因此缺乏全球化的支持是十分困难,相比对手,同样的事我们要付出数倍的代价。而现阶段中芯国际面临最大的困难是半导体设备进口的许可证,主动权完全在美方手中,因此它的产能扩充计划,无论8英寸,或是12英寸设备的进口呈现不确定性。如果采用第二方案,对于客户及中芯国际都需要重新作工艺调整,其影响也非同小可。

在中国半导体业的大环境下,骨干企业必须要站在国家高度,要有更多的担当,企业要实现盈利,无可非议,但是它们又必须在产业发展中贡献自已更多的力量。

  先进工艺制程不可缺席  

全球半导体先进工艺制程到什么水平?逻辑电路,如台积电已经开始5纳米量产,今年下半年3纳米试产。而存储器走的路径不同,DRAM刚开始使用EUV设备,估计在10nm级工艺,及3D NAND,采用约30-40纳米工艺,但是堆垒层数已达200层以上。

现阶段业界通常以28纳米为界,来区分与成熟工艺制程,实际上它一定会改变,未来有可能会上移至14纳米。

先进工艺制程的主要应用客户,如5G、手机处理器、PC、服务器、及HPC,FPGA、AI等,目前华为是最大客户,所以对于中国半导体业发展是必不可少,尽管有些可能尚处于技术储备阶段,但是未来将有深远影响。

中国半导体业的fabless增长最快,潜力巨大,同样中国要发展自主的EDA工具与IP,如果缺乏先进工艺的支持也是无法想象的。

所以中芯国际在先进工艺制程方面要投入更多的资佥及人力,因为任何工艺的进步离不开硅片的大量投入,实际上是个试错的过程,几乎没有捷径可言。所以对于中芯国际,它的使命既是十分光荣,又都是严峻的挑战,但是相信中芯国际一定不负众望,踏实践行。

有人认为现阶段美国阻碍EUV光刻机出口中国,加上部分14纳米设备出口中国可能有许可证问题等,这些是事实,但是要相信形势尚存在变数,以及我们不能等具备条件再上马,如许多基础性研究可以开展,以及还可能创造些条件来加以突破,因此在此点上中芯国际有条件,有义不容辞的责任。

  选择先进工艺,或是成熟工艺制程是各取所需  

定律的特征是几乎每两年前进一个工艺台阶,如华为的手机处理器芯片,由开始的7纳米,至后来的5纳米,以及英特尔正成为台积电3纳米制程的首发客户,反映釆用先进工艺制程能提高器件的性价比,否则无人愿意付出高昂的代价。

据台积电的消息, 仅作参考,它的16nm或12nm技术制造的300mm晶圆的价格每片为3,984美元。7nm制程可能每片约为9,346美元,而采用台积电5纳米技术的300mm晶园售价约为16,988美元。 

先进制程对于设备需求旺盛。以台积电为例,每个节点的投资额呈现快速攀升态势,16nm制程每1万片晶圆产能需要投资约15亿美元,而7nm制程,每1万片产能投资估计要30亿美元,以及5nm则需约50亿美元。

所以釆用先进工艺制程,或是成熟工艺制程,完全决定于潜在市场有多大,及技术从那里来,以及自身的实力与可能,实际上是一种利益的平衡。

釆用先进工艺制程,它的附加值高,但是投资大,技术要求高,如果潜在的市场容量达不到规模是不能冒然釆用,同样釆用成熟制程也并不表示风险小,因为现阶段产业发展已经经过十数年,早已洗牌完毕,各个类别都是呈垄断态势,而且相对已经稳定,后进者要插进去,没有实力几乎是不太可能。

目前的现状是中国半导体业在部分高端产品中有少数建树,但大部分仍集中于中、低端产品,附加值低。所以上升的空间尚很大。

虽然釆用成熟工艺制程,入门门槛低,投入少,能满足中国大部分的市场,但是同样孕育着很大风险,因为市场是竞争胜出,如果作不出差异化产品,同样有产品销不出去的问题,这是IDM模式的风险所在。从此点上,代工相对的风险小,至多拿不到足够的订单,及产能利用率下降。

据Counterpoint及digitimes资料,2021年晶圆代工成熟制程产能占比,TSMC占28%,UMC占13%,SMIC占11%,三星占10%,GF占7%及华虹占6%等。

相信中芯国际有足够实力来协调好继续开发先进工艺制程,同时又在各个细分领域中扩大优势,提高核心竞争力,这样才是正确的、可持续的发展路径。

中芯国际联席CEO赵海军表示,集成电路制造行业中没有弯道式超车和跳跃式前进

  结语  

2021年Q2中芯国际取得骄人的好业绩,单季营收已达13.4亿美元,毛利率已超过30%,其中28纳米及以下(finfet)贡献由Q1的6.9%,上升到Q2的14.5%,单季营收已达近2亿美元及产能达到月产15,000片。

在中国半导体业的发展历程中,中芯国际是领头羊,其地位无人可以替代,它是一家值得受业界尊敬的公司。相信它在目前逆境下,会正确地平衡好企业利益与产业利益之间的关系,在先进工艺制程开发与量产中继续顽强拼搏,勇往直前,为中国半导体业发展作出更大的贡献。

原标题:中芯国际要继续担当芯片制造业的领头羊

莫大康:浙江大学校友,求是缘半导体联盟顾问。亲历50年中国半导体产业发展历程的著名学者、行业评论家。

本文授权转载于微信公众号“求是缘半导体联盟”

责编:Luffy Liu

  • 技术的进步是要依靠市场的,而不是依靠“相信”。

    如果半导体制造设备的国产化五年十年反复失败,市场是否还会给机会?这时候“相信”又有什么作用?
  • 双管齐下
  • 能抄好就不错了,先别好高骛远,别刚学会走就想飞
  • 国产设备生产线应该搭建一条
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