【名家專欄】中芯要迅速邁過28納米的「坎」

作者：莫大康

中芯國際是中國晶片製造業的領頭羊，某種意義上可以認為中國半導體業的水平與先進地區之間的差距由它來決定，所以它的一切顯得舉足輕重。

2017年中芯國際的銷售額己達31億美元，工藝製程剛邁進28納米。

業界關切能否在2020年時實現銷售額達到50億美元？

中芯國際採用的措施是資本與技術雙輪驅動，再加上工藝技術的多樣化，來適應變化中的市場需求。

據觀察，現階段對於中芯國際而言，可能產能擴充仍是主要手段之一，因為在資金方面能得到大基金及地方政府的鼎力相助，其中要權衡的問題，擴充產能的有效性，即能夠產生有盈利的銷售額。

另一個關鍵可能在先進位程技術方面，包括28納米量產及14納米的研發。

它不是能一蹴而就的事，需要技術及時間上的積累。

28納米是長壽命節點

定律指引半導體業不斷的進步，幾乎仍接近於每兩年前進一個工藝製程節點的台階，主要原因是成本的驅動因素。

2018年時已進入7納米製程的量產，台積電與三星兩家繼續在比拼。

市場是公正的，fabless採用哪種工藝製程都是根據市場的需求，以及投入與產出，所謂性價比相關聯。

業界公認28納米是長壽命節點，未來的7納米也是一樣。

據IBS公司的預測，隨著28nm工藝的逐步成熟，市場需求呈現快速增長的態勢。

從2012年開始的每年91.3萬片，2014年的294.5萬片，一直到2017年的463.3萬片，達到頂峰。

即便到2020年時預測市場需求仍每年可達428.7萬片。

它與通常的先進工藝製程不太一樣，被更先進工藝製程的替代速率下降緩慢，因此受到代工業界十分重視。

28nm製程工藝主要分為多晶矽柵+氮氧化矽絕緣層柵極結構工藝(Poly/SiON)和金屬柵極+高介電常數絕緣層(High-k)柵結構工藝(HKMG工藝)。

Poly/SiON工藝的特點是成本低、工藝簡單，適合對性能要求不高的手機和移動設備。

HKMG的優點是大幅減小漏電流、降低功耗、及提升性能，但是工藝相對複雜，成本與Poly/SiON工藝相比較高，有人預測高約50%。

張忠謀認為「在high-K metal gate解決方案方面，目前還沒有競爭對手。

因為台積電使用的是gate-last，而競爭對手大多採用gate-first。

」

台積電28nm工藝的HP高性能版本，釆用第一代高K金屬柵極(HKMG)技術、而它的第二代LP低功耗版本，採用矽鍺應變(SiGe)技術。

它的客戶NVIDIA曾宣稱，此工藝相比於40nm可將運行功耗降低大約15％，漏電率降低大約50％，最終帶動整體能效提升大約35％，而在不同遊戲中，GeForce GTX 680相比於GeForce GTX 580的能效提升幅度少則60％、多則可達100％。

全球28納米製程的代工銷售額，每年約90-100億美元，其中台積電占80%以上。

全球代工28納米產能，總體上是供不應求，所以台積電的28納米產能利用率經常達100%，其原因複雜。

如依2016年底統計，台積電是目前全球28nm市場的最大企業，產能達到每月155,000片，占全球28nm代工市場產能的62%；三星、GlobalFoundry、聯電的產能分別達到了每月30,000片、40,000片和20,000片。

從供應端分析，2016年全球28nm的產能總供給為每月25萬片。

另據近期公開報導，台積電在2017年增加28納米產能20%，達到每月180,000片；GF50,000片，中芯國際30,000片以上，以及廈門聯芯廠導入28納米製程後，於2017年第二季度己投產5000片，第三季度產出主要是供應國內通訊客戶，月產能升至1.2萬片，預計2018年第一季度月產能將擴增至1.6萬片規模，並將於今年內實現月產能達2.2-2.5萬片。

所以初略估計全球28納米產能已達每月約300,000片。

而從應用端市場分析，據賽廸顧問的資料，28nm工藝主要應用領域仍然為手機應用處理器和基帶。

至2017年之後，28nm工藝雖然在手機領域的應用有所下降，但在其他多個領域的應用迅速增加，目前能看到的應用領域有OTT盒子和智能電視領域。

在2019-2020年時，混合信號產品和圖像傳感器晶片也將規模使用28nm工藝。

據預測，中芯國際2017 Q4 28納米己占該季銷售額787M美元的11.3%，也即達到8893萬美元。

未來它的28nm產能將實現快速的增長，從2016年的1.7萬片/月，可能到2018年底的6萬片/月。

從技術方面在Q4法說會上樑孟松表示今年下半年將打通HKMG工藝，並由於價格競爭，它的28納米代工價格受到壓力，影響了毛利率。

總體上預測中芯國際的28納米應該達到2018年營收的15%-20%。

如據台積電公布2017第2季各項製程對營收貢獻，28nm製程營收占比仍居首位，高達25%。

假如按台積電銷售額300億美元計，它的25%，為7,500,000,000美元，28nm矽片年出貨量2,000,000片，則ASP為7,500/2=3,750美元，所以估計它的28nm poly每片代工價格約3,000美元，及HKMG為每片4,500美元以上。

中芯競爭對手不少

由於28納米工藝製程的特殊地位，對於中國半導體業格外的重要，因此必須迅速的擴充產能及增大市場占有率。

中芯國際Q428nm製程已占11.3%，下半年能突破HKMG工藝。

然而不利的因素也不少，如廈門聯芯的先手，及台積電南京廠的16納米提前至今年5月量產，包括成都GF有可能2019年導入22納米FD SOI工藝等。

28納米製程技術對於中芯國際十分關鍵，如同是一個坎，一定要迅速的邁過去，所以中國頂級的fabless要從行動上給予足夠的鼓勵與支持。

儘管目前中芯國際所處的產業環境既有十分有利的方面，如中國的fabless迅速成長及能有國家資金的鼎力相助，可以大顯身手，然而也要看到正面臨前所未有的激烈競爭。

但是相信任何一個優秀的企業，不是靠由政府來扶上去的，只有從競爭中勝出才能長久。

中芯國際要在2020年實現銷售額50億美元的目標，今年28納米的銷售額的提升是個主要支撐，要千方百計的努力爭取該製程的年銷售額達到5億美元以上。

莫大康：浙江大學校友，求是緣半導體聯盟顧問。

親歷50年中國半導體產業發展歷程的著名學者、行業評論家。