本土晶圓代工是否還有第二張底牌?
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14nm節點
中芯國際實現量產 華虹處於良率爬坡階段
中國大陸本土晶圓代工雙引擎初具模型
從1996至2020年 從0到1背後風雲起伏
而面對兇猛如台積電 該如何高效縮小差距
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受到美國政策影響,台積電14nm對華為供貨受到限制的新聞引起廣泛討論,也讓人們為華為捏了一把汗。
然而當前的情景正如《史記·淮陰侯列傳》中韓信的話:其勢非置之死地,使人人自為戰。
美國將「源自美國技術」標準比重從25%下調至10%,讓台積電14nm對華為供貨受到很大影響。
不過,其7nm技術比重不到10%,可繼續供貨。
外媒對於華為/台積電/美國政府三角關係的報導
圖源 | Financial Times
同時,14nm在大陸晶圓代工廠已經有了替代方案。
因此,局勢對於華為而言雖然兇險但並不是死局。
根據最新的市場消息,華為旗下的海思半導體已經下單中芯國際14nm工藝,從台積電南京廠開始轉訂單。
當然,目前國際形勢並不見好轉跡象,單純一個中芯國際做替代並不保險。
好消息是我們看到華虹在14nm嶄露頭角,進入良率爬坡階段。
目前,中國大陸晶圓製造第一陣營包括中芯國際、紫光、華虹和華潤,紫光專注內存產品,華潤屬IDM(Integrated Device Manufacturer,整合器件製造商),僅中芯國際和華虹側重晶圓代工。
兩者將有機會打造中國大陸晶圓代工發展雙引擎。
臨危受命之氣勢如虹的開局
回顧華虹發展史,要追溯到1995年的「909」工程。
什麼是「909」工程
作為中國電子工業有史來投資最大的國家項目,目標建設一條8英寸、0.5微米技術起步、月加工2萬片的超大規模集成電路生產線。
作為「909」工程的主要載體,華虹微電子有限公司於1996年成立。
華虹成立之初,國外從業者對其成長並不看好,認為以當時中國集成電路情況,所設立目標不切實際,更有甚者認為中國在集成電路發展上有「暴發戶」心態。
不過,他們忽視了合資公司因素。
圖源 | SOHU
1997年,華虹NEC公司成立,由華虹微電子和日本NEC、NEC(中國)共同投資,初始資金為7億美元。
其中,華虹出資5億美元,占股71.4%。
很多華人工程師被派到日本進行技術培訓,學習到日本先進的半導體製造技術的關鍵、細節、內容和管理經驗。
1999年,華虹NEC正式投產,8英寸矽片月投量比計劃提前超過5000片,時間超前7個月,年底已實現一萬片生產能力。
彼時,8英寸矽片代表世界先進水平。
在此之前,該製造技術與市場都被國際廠商壟斷。
華虹NEC打破了這項壟斷,但是有更大的挑戰等待著華虹。
華虹NEC量產後,「909」工程領導表示,政策可以幫助實現從0到1,但是這個1後面是歸零還是到100,還是要看公司自己的造化。
本土集成電路製造的灰色10年
由於當時國內集成電路產業鏈薄弱,實現量產的華虹NEC實際上並沒有多少國內客戶可做,公司的主要業務都來自於國際客戶需求。
圖源 | The New York Times
而且,剛剛投產就實現盈利的華虹NEC之後遭到當頭一棒。
IT產業泡沫引起的內存震盪讓華虹NEC的產線著實尷尬,不得不走上轉型的道路。
那場IT泡沫影響的是全行業,不僅是內存晶片,各類型晶片都跌入低谷。
2001年,華虹全年虧損達到13.84億元。
本來,如果沒有這場IT泡沫,華虹的發展將如其名字中的後一個字——氣貫長虹,但是這場科技劫難讓世人重提「908」工程往事。
開始於1990年的「908」工程的目標是用5年的時間建成一條6英寸0.8~1.2微米的晶片生產線,項目的主體是無錫華晶。
華晶的技術來源於美國朗訊,但直到1997年,產能僅月產800片。
後來是張汝京接管後力纜狂瀾才讓這個項目在1999年完成了驗收。
對於國產集成電路製造來說,「908」工程屬於逝去的5年。
然而,當華虹業績不好時,部分媒體又開始大肆宣揚「砸錢是搞不成集成電路」的理論,導致政府層面對於華虹的未來發展信心不足。
這之後很長一段時間,華虹沒有拿到政府的大規模投資。
背水一戰的魄力與決心 圖源 | 官網
2003年,華虹集團從日方收回華虹NEC經營管理權,開始了自主經營。
為了避開「908」工程的弊端,華虹從一開始就是走市場導向,2001年它開始孤立無援,而2003年後它更是要獨自面對。
從2001年到2010年這十年的時間,我們在華虹官網上看到的進程寥寥,能夠稱之為公司發展里程碑的可能要算2009年華虹集團實施戰略重組。
21世紀第一個十年,走的跌跌撞撞的大陸集成電路製造企業不僅有華虹,成立於2000年的中芯國際同樣日子不好過。
雖然憑藉張汝京個人關係以其大局觀,讓中芯國際很快就有了自己的產線和訂單,但和台積電持續不斷的官司還是讓其在2009年時虧損9.6億美元。
因此,這十年對於中國集成電路製造來講是灰色的十年。
風雨蹉跎14載終迎轉機
終於,華虹在2010年迎來轉機。
那一年,「909」工程開始第一階段升級改造,12英寸晶圓製造項目啟動。
目標是建設一條12英寸、90-65-45nm技術工藝等級,月產3.5萬片晶圓的集成電路生產線。
華虹出現全新成員——華力微電子。
圖源 | 華力微電子官網
2010/01
「華力一期」12英寸晶圓項目正式啟動。
同年11月,第一台工藝設備Arf光刻機進場。
2011/04
55nm工藝產品開始流片。
「華力一期」於2015年3月完成驗收。
現在,華虹官方稱其為「華虹五廠」。
2016年底
「909」工程二次升級改造項目啟動,目標是投資387億元,建設一條28-20-14nm工藝等級、月產能4萬片晶圓的12英寸生產線。
當時的要求是2018年試生產。
2018/05
來自ASML的NXT 1980Di光刻機進場。
當時,該設備是中國大陸集成電路生產線上最先進的浸沒式光刻機。
2018/10
「華力二期」 經過22個月的工期建設正式投產,規劃月產能為4萬片晶圓,工藝技術從28nm起步。
不過,初期只有1萬片的產能。
「華力二期」也就是華虹六廠,投產後工藝覆蓋了0.5微米到14nm,重點從事邏輯晶片的生產。
到了2020年1月,華虹六廠產能已經爬坡到2萬片。
2018年3月,華虹七廠是華虹半導體位於無錫的集成電路研發和製造基地(一期)12英寸生產線建設項目,開始於。
華虹七廠的建成讓華虹成為國內唯一一家連續兩年里建成兩條12英寸生產線的企業集團。
2020/01
華虹集團在無錫新完工的華虹七廠研發大樓召開全球供應商座談會。
期間,首次發布14nm工藝的詳細良率情況。
華虹集團總工程師趙宇航表示,14nm FinFET工藝已經全線貫通,SRAM良率25%,2020年將快速推進。
回顧華虹發展的25年,最開始壯志凌雲,中間步履蹣跚,近來又重拾雄心。
不過,這樣的評價更多是外界給予華虹的。
能夠一次又一次承擔國家級項目,能夠在市場化情況下堅持至今,相信華虹人自始至終都是憋著一股勁,為了證明當初發起「909」工程的正確決定。
到目前為止,華虹集團下面下轄9家企業,包括上海華虹宏力半導體製造有限公司、上海集成電路研發中心、上海華虹摯芯電子科技有限公司等。
本土晶圓代工雙引擎之惑
不出意外的話,華虹將在2022年前後實現14nm客戶導入。
在先進工藝上,華虹將和中芯國際一起扮演大陸集成電路製造的「雙驕」。
圖源 | TrendForce
2018年,中芯國際與華虹半導體上榜2018年世界晶圓代工Top10,兩家企業占到前十大企業總值的8.35%,占到全球晶圓代工總額的7.74%。
未來,中芯國際和華虹面臨的發展阻礙雖有些許差異,但也大致相同。
儘管中芯國際已量產14nm,且華虹也在14nm處於良率爬坡階段,但是集成電路製造依然是大陸集成電路產業的短板。
目前,主流的國產晶片基本都是國際和台灣工廠代工製造。
打消他們的顧慮讓其轉投入中芯國際或者華虹的產能中,這是首要挑戰。
其次,從目前華虹的毛利率來看,和行業龍頭台積電相比還有非常大的差距。
此前,華虹在發布2019年Q3財報時,預計Q4銷售收入約2.42億美元左右,毛利率約在26%到28%之間。
再來看台積電,2019年Q4毛利率為50.2%。
凈利潤是公司可以拿去再投資、再開發的真金白銀,在營收和毛利率雙雙都不及台積電的情況下,華虹此後的追趕過程將異常「吃力」。
雅虎財經對華虹市場表現預測
圖源 | Yahoo Finance
根據統計,2014年到2018年台積電研發投入為500億美元,2019年投入超過100億美元。
而華虹的整體營收在2019年也才剛超過110億元。
在這方面,華虹和台積電的差距還是明顯的。
如果在更先進工藝節點遲遲看不到進展,三星和台積電必然將採用種種辦法對付大陸晶圓代工廠,包括某些節點上面的價格戰。
好消息是大陸的集成電路製造有大基金做支援。
不過要彌補單一企業在投資上和競爭對手的差距,靠「分散型」投資的大基金還遠遠不夠。
寫在最後
中國半導體行業協會副理事長於燮康此前在第二十二屆中國集成電路製造年會上分享的觀點中,有兩點是針對於集成電路製造的,對華虹這樣的晶圓代工企業的發展至關重要。
其一是頂層,規劃解決亂散局面,尤其是大直徑先進工藝晶片領域的投資,必須謹慎,要體現國家意志。
其二是對於前期投資的重點項目應加大力度投資,幫助度過產能爬坡,進入企業盈利期。
要想打造大陸晶圓代工的「雙引擎」,這兩點必須都要落到實處。
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