晶圓代工白熱化，中芯國際能否接棒台積電？

巔峰對決!

在三星宣布將於2021年推出一款突破性的3nm工藝製程產品後，台積電(TSM.US)終於按捺不住，欲全力反擊。

據智通財經APP了解，近日，台積電官宣正式啟動2nm製程研發，並預計研發工作將於2024年完成並投入生產。

台積電的官宣再明了不過，矛頭直指三星，欲在先進位程上與三星拉開距離，火藥味十足，且台積電全球總裁魏哲家6月18日表示，5nm產品將於明年量產，緊跟三星步伐。

隨著雙方的角逐，晶圓的製程工藝已逐漸向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，但三星與台積電的宿敵之戰已在所難免。

落後玩家英特爾

時至今日，三星與台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，台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，並在裁員的同時，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以下的先進位程企業中，僅剩英特爾、三星、台積電三位玩家。

以每平方毫米數百個電晶體的指標來看，英特爾雖是10nm製程，但其電晶體數量更為密集，近似電晶體密度可達100.8MTr/mm²。

而台積電與三星雖是7nm製程，但在電晶體密集度的指標上，仍弱於英特爾(INTC.US)。

台積電7nm FF/FF+工藝下的近似電晶體密度為96.5 MTr/mm²,三星7nm工藝下的近似電晶體密度則為95.3 MTr/mm²。

台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製程的電晶體密集度高於台積電的7nm製程產品，但台積電的邏輯單元密集程度卻優於英特爾，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，公司管理層終於向市場吐露了「救心丸」。

英特爾表示，將在2019和2020年推出多款10nm產品，7nm產品將於2021年推出，是基於xe圖形架構的GPGPU。

從製程上看，英特爾無疑是被三星和台積電甩開了一段距離。

因為至2021年時，三星推出的便是基於GAA工藝的3nm製程，可將晶片性能提高35%，並將功耗降低50%，晶片面積縮小45%。

而台積電在台灣的第一家3nm製程工廠將於2021年投產，並計劃在2022實現大規模生產。

雖然台積電與三星都是在2021年推出3nm製程產品，但三星在進度上則更快一些。

國際商業戰略諮詢公司的CEO Handel Jones說道：三星在GAA方面領先對手台積電約12個月，英特爾則可能已經落後了兩至三年。

對於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之後，三星便放棄了FinFET工藝，而台積電此次公布的2nm研發計劃中，並未公布相關材料和技術工藝。

第三次產業轉移

在英特爾被甩開之後，晶圓代工巔峰之戰的參與者便只有三星和台積電兩家。

二者均是亞洲企業，並受益於第二次半導體產業轉移，從而發展為行業巨頭。

事實上，在半導體並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。

二戰之後,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。

發展具一定規模後，日本以物美價廉的方式切入DRAM儲存器市場並迅速做大，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，由於經濟發展停滯，日本半導體產業卻仍固守原有的分工方式，並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台灣，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於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。

台灣則在張忠謀的帶領下，看到了半導體設計與製造一分二的創新產業模式，並以晶圓代工為主，逐漸完善上中下游產業鏈布局，台積電則成為了全球半導體產業發展的最大變數。

2017年時，台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：來源於西南證券

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。

據恆大研究院數據顯示，至2020年時，將有約30座晶圓廠在內地落地，主要集中於上海、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-中製造-小設計」向「大設計-中製造-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製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於，中芯國際更專注於先進位程，而華虹半導體則深耕成熟製程。

2018年時，中芯國際在90nm以下製程的營收占比為49.9%，而同期華虹半導體的一半收入則來自於0.35um以上製程的產品。

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位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平台28HKC+，相比第一代28HKMG技術28HKC，產品功能改善15%，節能25%，28HKC+將於2019年生產。

2018年時，雖然中芯國際來自28nm製程的收入僅有6%，但由於28nm具長製程特性,且在公司推出第二代平台後，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技術平台，第一代14nm FinFET工藝已獲得客戶認同並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、台積電相比，中芯國際作為後來者確實在製程上相對落後，但其研發支出並不含糊，自2013年觸底反彈後，研發占收入的比例持續提升，2018年時，該比例為16.52%，是台積電的一倍。

圖：來源於西南證券

值得注意的是，中芯國際與台積電在28nm技術節點上的時間差最大，長達5年之久，但隨著台積電製程的不斷壓縮，摩爾定律放緩，即在越接近1nm的製程上，花費的時間或越多，這在一定程度上縮減了中芯國際追趕台積電和三星的時間成本，而在14nm的技術節點上，中芯國際與台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、人工智慧、自動駕駛等新型行業對半導體需求拉動的大背景下，中芯國際在先進位程中將奮起直追。