編者按：自1956年中國將半導體作為國家重要的發(fā)展領(lǐng)域后，今年是第66個年頭?；赝?6年的發(fā)展，從無到有、從小到大，半導體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了風雨坎坷同時又迸發(fā)出無限的生機。在中國“十四五”提出數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，瞄準集成電路等戰(zhàn)略性領(lǐng)域之際，半導體產(chǎn)業(yè)縱橫推出“國產(chǎn)化進程”系列專題，講述當今中國半導體各領(lǐng)域發(fā)展進程，解析國產(chǎn)化最新態(tài)勢。本期為“國產(chǎn)化進程”專題半導體產(chǎn)業(yè)鏈篇第四篇文章：半導體制造。

　　半導體產(chǎn)業(yè)縱橫編輯部

　　2015年7月，中國發(fā)布《中國制造2025》行動綱領(lǐng)，力爭通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標，而這其中半導體產(chǎn)業(yè)是該戰(zhàn)略的核心產(chǎn)業(yè)。根據(jù)《中國制造2025》的規(guī)劃，2020年半導體核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料應(yīng)實現(xiàn)40%的自主保障，2025年要達到70%。

　　截止2021年，中國芯片產(chǎn)能已達到日產(chǎn)10億顆，自給率已達到36%，這與提出的2025年芯片自給率達到七成相比，已完成了超過一半的目標。

　　在中國制造2025的規(guī)劃下，半導體制造早已開啟新的征程，我國半導體制造現(xiàn)在究竟分量如何呢?

　　中國制造已經(jīng)崛起

　　在過去的四十多年里，臺積電推出Foundry模式的變革，這極大驅(qū)動了半導體代工行業(yè)的蓬勃發(fā)展。自此，全球半導體晶圓制造產(chǎn)能開始從美國和歐洲向亞洲轉(zhuǎn)移，而現(xiàn)在中國臺灣已成為全球晶圓制造產(chǎn)能的領(lǐng)導者。

　　在半導體逐漸成為戰(zhàn)略資源的條件下，大陸的半導體制造也早已吹響號角。

　　從地區(qū)來看，上海、江蘇和浙江的長江三角洲地區(qū)是國內(nèi)主要的集成電路生產(chǎn)基地，國內(nèi)55%的集成電路制造企業(yè)都集中在這一地區(qū)。

　　從制造工藝上來看，目前國內(nèi)晶圓制造水平在成熟制程方面為主，中芯國際當前的工藝水平最高可達到14nm，完成了 1 萬 5 千片 FinFET 產(chǎn)能目標，但公司主要以生產(chǎn)28nm及以上的芯片為主;華虹半導體也曾在2020年宣布工藝達到14nm，但當時良率僅超過25%。

　　從銷售額來看，國內(nèi)目前集成電路產(chǎn)業(yè)中制造業(yè)同比增速最快。中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，

　　2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為 10458.3億元，同比增長18.2%。其中，設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封裝測試業(yè)銷售額同比增長分別為 19.6%、24.1%、10.1%。

　　在半導體設(shè)計和制造方面，中國在收購更先進產(chǎn)線方面也摸索出了路子。聞泰科技全資子公司安世半導體收購NWF，NWF擁有有 8 英寸 0.18μm-0.70μm 晶圓代工月產(chǎn)能超過 3.5 萬片(最大產(chǎn)能可擴產(chǎn)至 4.4 萬片)。

　　大陸建設(shè)晶圓廠現(xiàn)狀

　　近幾年，中國也在加速建設(shè)晶圓廠，目前全球芯片制造業(yè)中以8英寸、12英寸為主。中國大陸在8英寸晶圓產(chǎn)能上，是占比最高的，2022年預計市場份額達到了21%;其次為日本，占比為16%;至于中國臺灣地區(qū)與歐洲/中東地區(qū)各占15%。

　　而在12英寸晶圓產(chǎn)能上，中國大陸目前也排名第三，僅次于韓國、中國臺灣。為補足產(chǎn)能，預計未來五年中國大陸還將新增25座12吋晶圓廠，這些晶圓廠總規(guī)劃月產(chǎn)能將超過160萬片。

　　從增長率來看，中國大陸在12英寸晶圓產(chǎn)能上，是增長最快的，到2024年有望追上中國臺灣。截至2026年底，中國12英寸晶圓廠的總月產(chǎn)能將超過276.3萬片，相比目前提高165.1%。

　　國內(nèi)晶圓制造主要以中芯國際、華虹半導體、晶合集成為主要晶圓代工。ICVIEWS將詳細展示國內(nèi)前三晶圓廠目前的產(chǎn)能、產(chǎn)地、未來規(guī)劃，從國內(nèi)晶圓制造三巨頭細看中國半導體制造發(fā)展。

　　中芯國際

　　2021 年 11 月 ，中芯控股(中芯國際的全資子公司)與大基金二期、海臨微共同設(shè)立中芯東方公司，中芯東方規(guī)劃建設(shè)月產(chǎn)能為 10 萬片的 12 英寸晶圓代工生產(chǎn)線項目，聚焦于提供 28 nm及以上技術(shù)節(jié)點的集成電路晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。

　　2021 年 8 月 ，中芯集電(中芯國際全資子公司)與深圳重投集團簽署增資協(xié)議，增資款將用于中芯深圳 12 英寸晶圓代工生產(chǎn)線項目(規(guī)劃產(chǎn)能 4 萬片/月)。

　　2022 年初，上海臨港新廠破土動工。中芯京城和中芯深圳兩個項目穩(wěn)步推進，預計今年底前投入生產(chǎn)。

　　中芯國際目前在上海、北京、天津、深圳建有三座8英寸晶圓廠和三座12英寸晶圓廠;在上海、北京、深圳各有一座12英寸晶圓廠在建中。為了持續(xù)推進已有老廠擴建及三個新廠項目，2022年中芯國際資本開支預計約 320.5 億元。

　　根據(jù)中芯國際年報披露，其在2021年銷售晶圓的數(shù)量為 674.7 萬片約當 8 英寸晶圓，晶圓月產(chǎn)能為 62.1 萬片約當8英寸晶圓。

　　華虹半導體

　　華虹半導體是中國大陸第二大晶圓代工廠，近日也傳來華虹預備登陸科創(chuàng)板的消息。

　　華虹半導體在上海金橋和張江建有三座8英寸晶圓廠(華虹一廠、二廠及三廠)，月產(chǎn)能約18萬片。同時在無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)有一座月產(chǎn)能4.8萬片的 12英寸晶圓廠(華虹七廠)，這條產(chǎn)線是全球第一條12英寸功率器件代工生產(chǎn)線。

　　截至2021年底，按照營收計算，2021年華虹半導體母公司華虹集團排名全球第五，中國大陸第二，是國內(nèi)最大的特色工藝晶圓代工企業(yè)。

　　華虹半導體總裁兼執(zhí)行董事唐均君表示，展望2022年，將加快推進12英寸生產(chǎn)線總產(chǎn)能至94.5K的擴產(chǎn)，預計將于第四季度逐步釋放產(chǎn)能。

　　晶合集成

　　晶合集成已成為中國大陸收入第三大、12 英寸晶圓代工產(chǎn)能第三大的純晶圓代工企業(yè)(不含外資控股企業(yè))，僅次于中芯國際和華虹半導體[2] 。晶合集成的控股股東為合肥建投，實際控制人則為合肥市國資委。主要從事 12 英寸晶圓代工業(yè)務(wù)，已實現(xiàn) 150nm 至 90nm 制程節(jié)點的量產(chǎn)，正在進行 55nm 的客戶產(chǎn)品驗證，具備 DDIC(顯示驅(qū)動芯片)、CIS、MCU、E-Tag、Mini LED 等工藝平臺的代工能力

　　2018年-2021年上半年各期營收分別為2.18億元、5.34億元、15.12億元和16.04億元。產(chǎn)能方面，晶合集成的 N1 廠已經(jīng)投產(chǎn)，截至 2021 年底，產(chǎn)能已達 10 萬片 / 月規(guī)模。N2 廠已在 2020 年 8 月開工，預計在 2021 年四季度完成無塵室建設(shè)和生產(chǎn)機臺入駐，進入量產(chǎn)階段。

　　被“鎖鏈”困住制造

　　但半導體制造并非只有代工，由于半導體產(chǎn)業(yè)鏈的特性，半導體制造還涉及了半導體生產(chǎn)設(shè)備和各種專用材料。因此，想要發(fā)展中國半導體制造并非僅僅發(fā)展“制造”。

　　距離“高端制造”仍非常遠

　　2020年12月，中芯國際遭美國政府列入“實體清單”，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，美國半導體設(shè)備公司，包括應(yīng)用材料(Applied Materials)和泛林研發(fā)(Lam Research)等，必須先向美國政府取得許可證，才能將半導體設(shè)備銷售給中芯國際。此外，美國也禁止ASML向中國公司以及在中國建設(shè)先進工廠的外資企業(yè)(如海力士)出售先進工藝必須的極紫外(EUV)光刻機。

　　帶上了“鐐銬”的中芯國際，技術(shù)進步受到了極大的限制。

　　中國大陸芯片代工行業(yè)以中芯國際為其翹楚，當前中芯國際已經(jīng)擁有生產(chǎn)14nm芯片的技術(shù)，但如何進一步生產(chǎn)10nm以下芯片仍是一大問題。

　　除去光刻機外，制造半導體芯片的眾多環(huán)節(jié)都涉及到高精尖的技術(shù)，這其中就需要許多半導體制造設(shè)備。但中國半導體設(shè)備的仍有很長的征程。2020年，中國半導體設(shè)備在全球市場占有率為5.2%，在中國大陸市場占有率為7.3%。半導體設(shè)備領(lǐng)域，光刻機、離子注入機、刻蝕機均是被“卡脖子”的領(lǐng)域。

　　內(nèi)資制造企業(yè)的增長速度遠遠低于外資和臺資企業(yè)

　　葉甜春曾指出，雖然內(nèi)資企業(yè)的制造也在增長，但制造增長速度遠遠低于外資和臺資企業(yè)。

　　2021年前11個月，半導體投資案例數(shù)量約556起，金額總共超過1400億人民幣。其中，中游半導體制造的投資數(shù)量只有兩位數(shù)。2019年，國內(nèi)半導體行業(yè)中有超過74%的資金都投入到了芯片設(shè)計領(lǐng)域，而在2020年上半年，這一比例仍然高達71%。

　　2021年，半導體融資額超過5億的大項目數(shù)量46個，數(shù)量上僅占8.6%，但總?cè)谫Y金額達992億，占據(jù)總?cè)谫Y金額的64.6%，龍頭效應(yīng)明顯。在龍頭企業(yè)融資中，2021年只有中芯國際子公司、粵芯半導體等在半導體制造上達成大額融資。在德勤的一份報告中提到，到2020年結(jié)束，中國臺灣的半導體制造份額在亞太占到59%，中國大陸在亞太的份額只有5%。

　　“十三五”期間制造領(lǐng)域的國內(nèi)前十大廠商排名為三星中國、英特爾中國、中芯國際、SK海力士中國、上海華虹、臺積電大陸、華潤微電子、聯(lián)芯、西安微電子所和武漢新芯等。這其中外資企業(yè)的排名更為靠前，作為純粹內(nèi)資企業(yè)領(lǐng)軍的中芯國際也僅僅能排第三。

　　距離2025還剩3年，中國半導體制造何時騰飛?

　　據(jù)SIA統(tǒng)計和預測，美國在1990年的晶圓制造產(chǎn)能占全球的37%，現(xiàn)在已經(jīng)下滑到12%。而同期的中國則一路上升，從1990年接近零到2000年的3%再到現(xiàn)今的16%，到2030年預期將達到24%。

　　鑒于這一嚴峻的現(xiàn)實，美國政府開始撥款大力支持美國公司和外國企業(yè)在美國本土建造晶圓廠。同時，通過技術(shù)出口限制等手段遏制中國在晶圓制造方面的增長，特別是14nm以下工藝的生產(chǎn)。而IDC半導體集團副總裁馬里奧·莫拉萊斯表示：“在美國和中國大陸的芯片競賽之中，中國可能落后3到4個世代?！?/p>

　　在半導體技術(shù)和制程的承壓下，28nm成熟制程成為國內(nèi)晶圓制造的最優(yōu)選擇。國際代工廠巨頭之一的格芯在退出高端工藝競爭后，也開始專注于28nm等成熟制程節(jié)點。在全球芯片短缺與物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子極高的需求碰撞，常用的MCU、顯示驅(qū)動 IC(DDIC)、PMIC及功率分立器件等成熟工藝產(chǎn)品短缺十分嚴重。但在需求增加的情況下，產(chǎn)能并未有所增加。

　　28nm制程所使用的制造工藝以及生產(chǎn)設(shè)備，上可以兼容40nm、60nm等更為成熟的制程，下又帶來更高、晶體管的速度與更低的能耗。從收益還是供應(yīng)鏈匹配的角度來看，完備國產(chǎn)28nm成熟制程刻不容緩，換句話說，中國芯片從此不被卡脖子，選擇28nm是戰(zhàn)略性的一步。

　　實現(xiàn)科學和前沿技術(shù)的自力更生是中國的目標。近年來一如華為、中興都在關(guān)注中國芯片的發(fā)展。事實上，中國已經(jīng)是世界第二大半導體研發(fā)支出國，并且正在迅速縮小與美國的差距。2021年，中國在半導體元件領(lǐng)域上共授權(quán)專利10057項，比上一年增長12%。截至 2021 年底，中芯國際已累計申請專利 17980 件，累計授權(quán) 12467 件。

　　同時，中國也不斷推出半導體政策刺激國產(chǎn)半導體發(fā)展。作為國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)中心之一的上海出臺一項補貼高達30%的新投資政策。該政策包括提高半導體投資限額，給予半導體相關(guān)產(chǎn)業(yè)最高30%的補貼，給予半導體軟件開發(fā)企業(yè)最高5000萬元人民幣補助等。

　　在這樣的鼓勵和支持之下，2021年中國半導體集成電路(IC)產(chǎn)量將達到3594億片，比上年增長33.3%，這一增長率是上一年16.2%的兩倍多。

　　中國半導體制造未來的路該怎么走?認真、堅持將是真正的訣竅。對于半導體這樣需要積累的領(lǐng)域來說，投機取巧并不會帶來實質(zhì)的進步。正如中科院微電子所集成電路先導工藝研發(fā)中心首席科學家朱慧瓏曾說：“中國半導體要取得進步，要有認真的態(tài)度，長期堅持。長期但不認真，產(chǎn)生不了先進;認真但不長期，積累沒有價值?！?/p>