晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)行時(shí)：特色工藝被重視

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每一家代工廠都有自己特色專長的地方，往往某個(gè)品類相對(duì)較好。晶圓廠不同的產(chǎn)線往往也對(duì)應(yīng)不同類型的下游產(chǎn)品，比如，華潤微在市場上比較有優(yōu)勢的是電源管理類的產(chǎn)品，代工60%以上都是電源管理芯片。

自去年以來，半導(dǎo)體行業(yè)的“缺芯”問題受到了廣泛關(guān)注。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，晶圓制造制約著芯片的產(chǎn)能。近期，國內(nèi)幾家主要晶圓廠的年報(bào)也顯示出了對(duì)擴(kuò)產(chǎn)的重視。

國內(nèi)的晶圓廠主要包括中芯國際（688981.SH、00981.HK）、華虹半導(dǎo)體（01347.HK）、華潤微（688396.SH）等。其中，中芯國際和華虹半導(dǎo)體是主要做代工的晶圓廠。而華潤微是一家半導(dǎo)體垂直整合制造商（包括芯片的設(shè)計(jì)、制造和封裝），同時(shí)也擁有一部分晶圓代工業(yè)務(wù)。

近日，華潤微董事會(huì)秘書辦人士告訴經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)記者，去年該公司的晶圓代工收入占到了總營收的約一半，剩下的是自有產(chǎn)品業(yè)務(wù)。

“作為全球最大的制造中心，現(xiàn)階段我國集成電路產(chǎn)品和技術(shù)仍需依賴進(jìn)口。國內(nèi)現(xiàn)有集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模與實(shí)際集成電路需求仍不匹配，產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)企業(yè)依然存在較大的成長空間?！敝行緡H在年報(bào)中表示。

“經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，全球集成電路行業(yè)的頭部效應(yīng)較為明顯，已形成了少數(shù)企業(yè)占據(jù)市場主導(dǎo)地位的行業(yè)生態(tài)。伴隨市場需求、行業(yè)格局和技術(shù)路線的不斷更迭，集成電路產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了多次結(jié)構(gòu)性調(diào)整后，已由單一的垂直整合制造模式演變?yōu)榇怪闭吓c垂直分工模式并存的穩(wěn)定業(yè)態(tài)。在垂直分工模式中，集成電路制造企業(yè)主要指純晶圓代工企業(yè)，為集成電路設(shè)計(jì)公司提供制造服務(wù)。”中芯國際稱。

晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)：產(chǎn)線、產(chǎn)品與制程

上述華潤微人士告訴經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)記者，截至去年年底，該公司6英寸晶圓的月產(chǎn)能是23萬片，8英寸晶圓月產(chǎn)能是13萬片。今年的8英寸晶圓預(yù)計(jì)擴(kuò)產(chǎn)10%，12英寸的晶圓產(chǎn)線按計(jì)劃今年年底通線。

目前，上海等地區(qū)的疫情對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的影響受到廣泛關(guān)注，因?yàn)閲鴥?nèi)很多半導(dǎo)體廠商都位于長三角地帶。但該華潤微人士對(duì)記者表示，現(xiàn)在的疫情對(duì)華潤微的影響比較小，因?yàn)楣镜纳a(chǎn)基地在無錫和重慶，上海主要是做市場和研發(fā)。

而中芯國際有一部分工廠位于上海，中芯國際4月27日在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示：“今年以來公司在各地的工廠一直持續(xù)生產(chǎn)。4月中旬，公司在上海的個(gè)別工廠曾部分受到短期影響，但目前均已恢復(fù)正常生產(chǎn)。公司沒有出現(xiàn)停工停產(chǎn)現(xiàn)象?！?/p>

根據(jù)中芯國際的年報(bào)，該公司2021年晶圓總產(chǎn)量約為675.5萬片（約合8英寸等效產(chǎn)能，比如一片12英寸晶圓相當(dāng)于2.25片8英寸晶圓），同比增加19.3%。2022年初，上海臨港新廠破土動(dòng)工；位于北京和深圳的兩個(gè)項(xiàng)目也在推進(jìn)，預(yù)計(jì)年底前投入生產(chǎn)。

中芯國際在今年2月公布的投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表中曾介紹，公司的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃包括老廠擴(kuò)產(chǎn)和新建廠兩部分。其中，位于北京、上海、深圳的新建廠都是12英寸的廠。今年預(yù)期有50億美元的資本開支，用于購買新的土地、建設(shè)新的廠房。2021年實(shí)際產(chǎn)能增長超過預(yù)期，每月增長了10萬多片8英寸等效產(chǎn)能。2022年等效8英寸月產(chǎn)能增長預(yù)計(jì)在13萬片到15萬片之間。

華虹半導(dǎo)體則在年報(bào)中介紹，該公司去年8英寸晶圓月產(chǎn)能為17.8萬片，與2020年持平；12英寸晶圓月產(chǎn)能為6萬片，同比增加200%。其中，華虹半導(dǎo)體的12英寸晶圓廠位于江蘇無錫，于2019年投產(chǎn)。“2022年，我們將繼續(xù)致力于華虹無錫12英寸生產(chǎn)線的產(chǎn)能擴(kuò)充，力爭于今年年底將總產(chǎn)能釋放至超過9萬片/月”華虹半導(dǎo)體表示。“每一家代工廠都有自己特色專長的地方，往往某個(gè)品類相對(duì)較好?！比A潤微人士告訴記者，晶圓廠不同的產(chǎn)線往往也對(duì)應(yīng)不同類型的下游產(chǎn)品，比如，華潤微在市場上比較有優(yōu)勢的是電源管理類的產(chǎn)品，代工60%以上都是電源管理芯片。

而根據(jù)華虹半導(dǎo)體的年報(bào)，該公司的晶圓代工在嵌入式存儲(chǔ)、分立器件、邏輯與射頻平臺(tái)方面相對(duì)較多，分別占到了營業(yè)收入的28.2%、34.2%、16.7%。

而中芯國際則把應(yīng)用分類主要分為智能手機(jī)、智能家居、消費(fèi)電子以及其他類產(chǎn)品，分別占到了32.2%、12.8%、23.5%和31.5%。

晶圓產(chǎn)線的另一個(gè)關(guān)鍵因素是制程。華潤微人士告訴記者，以前該公司的制程可以做到0.18微米，去年開始可以做到0.11微米。

華虹半導(dǎo)體的制程在55納米及以上，整體在向相對(duì)更先進(jìn)的制程變化。其中，55納米及65納米占營業(yè)收入的比例從2020年的0.7%上升到了2021年的9.7%，90納米及95納米則從10.4%上升到了17.2%。而其余微米級(jí)別制程的營收占比均有所下降。

中芯國際的制程在0.35微米到14納米之間。一般來說，芯片28納米及以上被稱為成熟制程，以下被稱之為先進(jìn)制程。而當(dāng)制程線寬越來越小時(shí)，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)很難應(yīng)對(duì)，這時(shí)需要引入FinFET(鰭式場效應(yīng)晶體管)工藝。中芯國際來自FinFET和28納米工藝的收入占比從2020年的9.2%上升到了2021年的15.1%。

“FinFET工藝極大地推動(dòng)了面向低功耗、大算力的終端應(yīng)用市場的發(fā)展，鑒于其高資金投入、高技術(shù)壁壘的特點(diǎn)，目前全球具備FinFET量產(chǎn)能力的晶圓代工企業(yè)為數(shù)不多，產(chǎn)能需求強(qiáng)勁?！敝行緡H表示。

根據(jù)中芯國際的介紹，90納米到22納米用的設(shè)備基本型號(hào)是一樣的，在分配搭建產(chǎn)能的時(shí)候有一定的靈活性。現(xiàn)在主要的產(chǎn)能給了40納米和55納米，未來產(chǎn)能可以根據(jù)客戶產(chǎn)品的迭代需求調(diào)配。其中，40納米因過去行業(yè)沒有建設(shè)那么多產(chǎn)能，缺口還是比較大。

不過，中芯國際也在年報(bào)表示：“自公司被美國列入實(shí)體清單以來，生產(chǎn)經(jīng)營面臨巨大挑戰(zhàn)”。2020年12月18日，中芯國際被美國商務(wù)部列入“實(shí)體清單”，對(duì)用于10納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)(包括極紫外光技術(shù))的產(chǎn)品或技術(shù)，美國商務(wù)部會(huì)采取“推定拒絕”的審批政策進(jìn)行審核。同時(shí)公司為部分特殊客戶提供代工服務(wù)也可能受到一定限制。

“該事項(xiàng)對(duì)公司短期內(nèi)運(yùn)營及財(cái)務(wù)狀況無重大不利影響，對(duì)10納米及以下先進(jìn)工藝的研發(fā)及產(chǎn)能建設(shè)有重大不利影響。”中芯國際當(dāng)時(shí)在相關(guān)公告中曾如此表示。

特色工藝：另一條道路

在工藝方面，除了追求制程之外，另一條技術(shù)路線則是發(fā)展特色工藝。

中芯國際在年報(bào)中介紹，特色工藝聚焦于特殊功能的實(shí)現(xiàn)，被認(rèn)為是“摩爾定律”之外的重要發(fā)展分支(“摩爾定律”即通過不斷縮小制程線寬來提高芯片的集成度)。特色工藝產(chǎn)品類別廣泛，并能形成特色集群優(yōu)勢，擁有各自的市場定位和發(fā)展趨勢。比如，電源管理、高壓驅(qū)動(dòng)、微控制單元、射頻、圖像傳感等細(xì)分領(lǐng)域。

華潤微人士亦向記者介紹，該公司生產(chǎn)的功率半導(dǎo)體也是特色工藝的代表。與處理器芯片不同，功率半導(dǎo)體在制程方面不追求極致線寬，也不遵循“摩爾定律”，而專注于結(jié)構(gòu)和技術(shù)改進(jìn)以及材料迭代。

該人士認(rèn)為，對(duì)于特色工藝產(chǎn)品，如果在制造過程中做一些定制化的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的性能就會(huì)有很大不一樣。相比單獨(dú)的設(shè)計(jì)廠商，華潤微有自己的晶圓廠，因此可以在工藝方面進(jìn)行定制化。如果只是設(shè)計(jì)而制造交給其他代工廠的話，一般來說代工廠只愿意提供通用品，除非是非常大的客戶。

據(jù)華潤微年報(bào)介紹，去年該公司功率器件事業(yè)群銷售收入同比增長35%，毛利率同比提高12個(gè)百分點(diǎn)，凈利潤增長約150%。其中，MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）產(chǎn)品銷售收入同比增長33%，IGBT（絕緣柵雙極型功率管）產(chǎn)品銷售收入同比增長57%。IGBT被廣泛用于光伏以及汽車電子領(lǐng)域。

華潤微介紹稱，目前功率半導(dǎo)體市場規(guī)模在全球半導(dǎo)體行業(yè)的占比在8%-10%之間。功率半導(dǎo)體是電力電子裝置的必備，行業(yè)周期性波動(dòng)較弱。近年來，功率半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制和消費(fèi)電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場，行業(yè)市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)健增長態(tài)勢。

華虹半導(dǎo)體也在年報(bào)中表示：“公司致力于先進(jìn)特色工藝技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新”，包括嵌入式非易失性存儲(chǔ)器、功率器件、模擬及電源管理、邏輯及射頻等特色工藝。

記者觀察到，上述三家公司都在年報(bào)中提及了BCD特色工藝平臺(tái)。華潤微人士向記者介紹，目前該公司生產(chǎn)電源管理芯片的就是BCD平臺(tái)，很多代工廠目前都在引入這種平臺(tái)。

所謂BCD，是一種單片集成工藝技術(shù)，能夠在同一芯片上制作Bipolar（雙極）、CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）和DMOS（雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體）器件。其中，Bipolar工藝適合生產(chǎn)模擬功能器件，CMOS工藝適合生產(chǎn)數(shù)字功能電路，DMOS工藝適合生產(chǎn)功率器件。

華虹半導(dǎo)體也年報(bào)中稱，2021年BCD工藝平臺(tái)的出貨量實(shí)現(xiàn)三位數(shù)的增長。

中芯國際則在2021年導(dǎo)入了55納米BCD平臺(tái)。高壓顯示驅(qū)動(dòng)平臺(tái)也是一種特色工藝，去年中芯國際的55納米及40納米高壓顯示驅(qū)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)，0.15微米高壓顯示驅(qū)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)入批量生產(chǎn)（芯片的投產(chǎn)包括小批量試產(chǎn)、風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)、批量生產(chǎn)三個(gè)階段）。

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