中芯國(guó)際N+1工藝如何破局

2020年7月14日，在數(shù)日前，中芯國(guó)際對(duì)外發(fā)布了公告，中芯國(guó)際在科創(chuàng)板的發(fā)行價(jià)格定為27.46元/股，根據(jù)中芯國(guó)際最新公告，此次實(shí)際募集資金超300億。

來源：中芯國(guó)際

根據(jù)之前的報(bào)道，此次科創(chuàng)板募集的資金約40%用于投資于12英寸芯片SN1項(xiàng)目，約20%用作為公司先進(jìn)及成熟工藝研發(fā)項(xiàng)目的儲(chǔ)備資金，約40%用作為補(bǔ)充流動(dòng)資金。

針對(duì)本次募集資金的具體安排如下，中芯國(guó)際董事長(zhǎng)周子學(xué)在6日的投資人交流會(huì)中指出：

12寸芯片SN1項(xiàng)目：

12寸芯片SN1項(xiàng)目的載體為中芯南方，該項(xiàng)目規(guī)劃月產(chǎn)能3.5萬片，已建設(shè)月產(chǎn)能6,000片，是中國(guó)大陸第一條FinFET工藝生產(chǎn)線;同時(shí)也是中芯國(guó)際14nm及以下先進(jìn)工藝研發(fā)和量產(chǎn)的主要承載平臺(tái)。

先進(jìn)及成熟工藝研發(fā)項(xiàng)目?jī)?chǔ)備資金：

計(jì)劃用于14納米及以下的先進(jìn)工藝與28nm及以上的成熟工藝技術(shù)研發(fā)。其中，14nm是中國(guó)大陸已量產(chǎn)、最先進(jìn)的晶圓代工技術(shù)工藝;而14nm以下工藝，目前尚處于研發(fā)階段。

針對(duì)28nm及以上的成熟工藝研發(fā)，主要用于滿足市場(chǎng)的成熟工藝產(chǎn)品需求。公司擬通過募集資金，使用在推動(dòng)先進(jìn)工藝產(chǎn)能建設(shè)，并實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)水平的提升，進(jìn)一步培養(yǎng)行業(yè)內(nèi)的研發(fā)人才。

本月在科創(chuàng)板上市后會(huì)募集到大量的資金，但除了這些投資者之外，其實(shí)還有相當(dāng)數(shù)量的政府資助。

芯片制程及市場(chǎng)需求

單從半導(dǎo)體制造工藝的角度來說，同一芯片制造公司內(nèi)工藝尺寸越小，其制造水平越先進(jìn)。比如中芯國(guó)際14nm工藝就比中芯國(guó)際28nm工藝要先進(jìn)，但如果是中芯國(guó)際14nm工藝和臺(tái)積電14nm工藝則不能直接對(duì)比，需要更多的參數(shù)才能衡量其水平的高低。

那么對(duì)于芯片設(shè)計(jì)企業(yè)來說，什么是好的工藝？單從技術(shù)角度來說越先進(jìn)的工藝越好。但對(duì)于企業(yè)選擇工藝的時(shí)候，往往也會(huì)考慮很多技術(shù)之外的因素。

價(jià)格：

在現(xiàn)在這個(gè)種類繁多的芯片市場(chǎng)上，以CPU、GPU為首的高端芯片一直在追捧著最新最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝。這些芯片依靠工藝確實(shí)可以顯著提升芯片性能并降低芯片功耗。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上還是有大量的芯片并不需要最先進(jìn)的工藝。這些芯片的功能不像CPU那樣多，所以結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。這種情況下比起先進(jìn)的工藝，企業(yè)會(huì)更樂于選擇成熟的工藝，畢竟成熟工藝的成本更低。

設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：

目前國(guó)內(nèi)比如華為、寒武紀(jì)等少數(shù)公司具有在先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝下設(shè)計(jì)芯片的經(jīng)驗(yàn)，不少企業(yè)其實(shí)是不具備這種設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的。貿(mào)然嘗試新技術(shù)對(duì)于公司來說是一項(xiàng)具有風(fēng)險(xiǎn)的決策，特別是現(xiàn)有技術(shù)能夠滿足市場(chǎng)需求的情況下。

良品率：

一般來說，越先進(jìn)的工藝良品率越低，特別是廠商新推出的工藝。而良品率低就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)能低。如果強(qiáng)行選擇最先進(jìn)的制造工藝，那么很有可能因?yàn)榱计仿实蛯?dǎo)致產(chǎn)能低，進(jìn)而拖垮整個(gè)供應(yīng)鏈。比如某手機(jī)的CPU，如果選用最先進(jìn)的制造工藝，每個(gè)月能產(chǎn)出20片。如果選用較為成熟的制造工藝，每個(gè)月能產(chǎn)出一千片。而手機(jī)廠商那邊一個(gè)月就要賣800臺(tái)手機(jī)的話，強(qiáng)行選用最先進(jìn)的制造工藝無疑是會(huì)拖垮整個(gè)供應(yīng)鏈的。

功耗和熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

對(duì)于不少移動(dòng)設(shè)備來說芯片功耗是十分敏感的，在電池一定的情況下，芯片功耗越低，移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航能力就越強(qiáng)。關(guān)于熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是考慮芯片的散熱問題。大多數(shù)CPU芯片在高溫狀態(tài)下性能表現(xiàn)會(huì)變差，所以作為設(shè)計(jì)者會(huì)盡可能控制芯片工作時(shí)的溫度。具體方式有很多，比如添加大面積散熱片和風(fēng)扇。這種方式對(duì)于筆記本電腦來說可能還好，對(duì)于電子元器件密度極高的手機(jī)來說就很奢侈了。除此之外，更有效的解決辦法其實(shí)是降低芯片的發(fā)熱。選用更先進(jìn)的制造工藝既能控制芯片的功耗，也能降低芯片的發(fā)熱。

除上述因素之外還有很多其它的影響因素，在這些因素的影響下會(huì)導(dǎo)致芯片設(shè)計(jì)廠商對(duì)于芯片工藝的需求出現(xiàn)分級(jí)和斷層。

半導(dǎo)體制造工藝市場(chǎng)需求結(jié)構(gòu)

較為落后的成熟工藝主要是服務(wù)于對(duì)芯片性能、功耗等要求不太高的芯片，這類芯片通常功能較少，電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。成熟工藝主要是服務(wù)于對(duì)芯片性能、功耗等有一定要求的芯片。這類芯片通常具備更多的功能，電路結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜一些。同時(shí)也有為了可靠性、保密等原因選用此工藝的軍用、工業(yè)芯片。最先進(jìn)的工藝主要是服務(wù)于對(duì)芯片性能、功耗都有較高要求的芯片，比如高端CPU、GPU。

目前半導(dǎo)體行業(yè)最先進(jìn)的制造工藝主要把握在臺(tái)積電等廠商的手中，中芯國(guó)際短期內(nèi)很難染指。而就目前市場(chǎng)來說，最先進(jìn)的芯片制造工藝種類還是較少，存在著不小的市場(chǎng)空缺。對(duì)于較為落后的成熟工藝和成熟工藝，中芯國(guó)際在相關(guān)市場(chǎng)上表現(xiàn)良好。

中芯國(guó)際的收入結(jié)構(gòu)

來源：中芯國(guó)際

從報(bào)表上我們不難看出，為中芯國(guó)際收入提供較大貢獻(xiàn)的是0.15/0.18微米工藝、55/56納米工藝、40/45納米工藝。雖然這不是最終的利潤(rùn)，但由此也能大概判斷出中芯國(guó)際客戶的需求結(jié)構(gòu)。值得注意的是，中芯國(guó)際最先進(jìn)的14納米工藝即使在2020年第一季度也僅占1.3%，第二先進(jìn)的28納米工藝也僅占6.5%。這說明市場(chǎng)對(duì)于成熟工藝的需求量還是相當(dāng)大的，成熟工藝雖然技術(shù)上略顯落后，但仍有相當(dāng)?shù)挠芰Α?/p>

來源：中芯國(guó)際招股書

在招股書上有這樣一些描述比較引人注意，“報(bào)告期內(nèi)公司28納米產(chǎn)品毛利率為負(fù)”以及“未來，如果28納米和14納米相關(guān)客戶需求未能快速提升，公司面臨28納米制程產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、收入持續(xù)下降，14納米及28納米制程產(chǎn)品收入占比較低、毛利率為負(fù)的風(fēng)險(xiǎn)。”

也就是說28納米現(xiàn)在正在賠錢，如果將來市場(chǎng)需求達(dá)不到預(yù)期，14納米也要賠錢。

另外在招股書中還提到“將部分原用于28納米制程的通用設(shè)備轉(zhuǎn)用于生產(chǎn)盈利較高的其他制程產(chǎn)品。”

因?yàn)楹竺嫣岬搅?4納米制程未來很擔(dān)心客戶需求未能快速提升，所以文中的“其他制程產(chǎn)品”肯定不是指14納米，而是例如40納米等“更成熟的工藝”。而這些成熟的工藝才是中芯國(guó)際眼中“盈利較高的產(chǎn)品”。

中芯國(guó)際的戰(zhàn)略

中芯國(guó)際目前盈利較多的是成熟工藝，那么如果只發(fā)展成熟工藝而不去研究先進(jìn)是否可行呢？

在短期內(nèi)可能這樣會(huì)有較好的收益，財(cái)務(wù)報(bào)表也能好看一些。但是半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)飛速發(fā)展的行業(yè)，也許現(xiàn)在一些老的工藝還可以被稱之為“成熟工藝”，那么幾年十幾年之后呢？這些老工藝可就真變成了“淘汰工藝”了。而且到那時(shí)新的工藝短期內(nèi)是跟進(jìn)不上的，老的工藝又沒人用，到那時(shí)企業(yè)生存就會(huì)變成問題了。所以即使是為了未來的生存，也要加大研發(fā)力度，發(fā)展先進(jìn)工藝。

事實(shí)上中芯國(guó)際每年都在增加研發(fā)費(fèi)用

因?yàn)槊绹?guó)的限制，中芯國(guó)際在短期內(nèi)引入ASML公司的EUV（極紫外光）光刻機(jī)變得極其困難。這使得中芯國(guó)際很難直接跨入7納米以下的先進(jìn)制程中，不過中芯國(guó)際對(duì)此也有他的應(yīng)對(duì)策略。

早在幾個(gè)月前，中芯國(guó)際聯(lián)席CEO梁孟松博士首次公開了中芯國(guó)際N+1、N+2代工藝的情況。透露N+1工藝相比于14nm性能提升20％、功耗降低57％、邏輯面積縮小63％，SoC面積縮小55％，之后的N+2工藝性能和成本都更高一些。

而在投資人說明會(huì)中中芯國(guó)際聲明：往下研發(fā)的N+1工藝和N+2工藝不會(huì)用到EUV技術(shù)，預(yù)計(jì)會(huì)等到機(jī)臺(tái)就緒后，才會(huì)將N+2工藝轉(zhuǎn)到EUV技術(shù)。周子學(xué)6日也再度說明，公司目前量產(chǎn)和主要在研項(xiàng)目，都暫時(shí)不需用到EUV光刻機(jī)。

綜上所述，中芯國(guó)際的策略就是填補(bǔ)芯片制造行業(yè)的“生態(tài)位”。比如N+1工藝，就是比業(yè)內(nèi)7納米工藝性能略差，且主打低功耗的工藝產(chǎn)品。通過與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品的異質(zhì)化，占住屬于自己的生態(tài)位。

生成海報(bào)

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