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轉(zhuǎn)自“格隆匯”APP4月26日文章

編者按：當(dāng)前，中國經(jīng)濟進入調(diào)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，過去的鋼筋水泥無法帶來自主產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)權(quán)，中興缺芯之痛，讓國人不禁唏噓，偌大的國家，居然連所有人都在使用的芯片都造不出來。與近鄰韓國相比，我們在半導(dǎo)體行業(yè)落后了30年，80年代的韓國重金砸研發(fā)，搞出了存儲器芯片，這兩年經(jīng)濟復(fù)蘇，存儲器芯片價格翻番漲，韓國人從我們身上賺取了百億美金利潤，還有高通、博通、英特爾他們。每年，我們進口的芯片價值2000億美金，和進口石油的規(guī)模差不多，這每年的2000億美金進口額，是中國現(xiàn)代化的恥辱，是我們“鋼筋水泥”粗放式發(fā)展的帶來的苦果。

慶幸，政府與產(chǎn)業(yè)界人士已然決心改變現(xiàn)狀。大基金二期已經(jīng)成立，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正煥發(fā)出從未有之勃勃生機。半導(dǎo)體領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)正如火如荼展開，是挑戰(zhàn)也是機遇。

值難得的歷史性投資機遇之際，有幸與各位分享半導(dǎo)體的“那點事”。

根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018 年我國集成電路設(shè)計業(yè)、制造業(yè)以及封測業(yè)都實現(xiàn)了快速的增長。全行業(yè)合計實現(xiàn)銷售收入6,531.4 億元，同比增長20.69%。其中制造業(yè)實現(xiàn)銷售收入 1,818.2 億元，同比增長25.56%，半導(dǎo)體制造業(yè)占我國集成電路產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的比例已經(jīng)達到27.84%。

提到代工，就不能不提及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料晶圓。

晶圓：芯片的基石

在早期的19世紀60年代，半導(dǎo)體公司都是采用IDM模型，其中涵蓋設(shè)計、制造、封裝和測試所有的芯片生產(chǎn)流程。

隨著技術(shù)的不斷升級和整體產(chǎn)線建設(shè)的成本不斷提升，整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始向著垂直分工模式發(fā)展。也就是半導(dǎo)體公司不再涵蓋所有的芯片制造環(huán)節(jié)，逐步分離出專注于半導(dǎo)體制造各個環(huán)節(jié)的公司。隨之而來的誕生出各類fabless、foundry和封測公司等。

從整個半導(dǎo)體制作的核心產(chǎn)業(yè)鏈來看的話。其中晶圓制造環(huán)節(jié)的收入占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈整體銷量的的51%左右，其附加值遠超過了其他兩個環(huán)節(jié)。

“點沙成金”的晶圓代工

晶圓廠就是從事將沙子原料（石英）轉(zhuǎn)化成“芯片”的點金工作。在接受到芯片設(shè)計廠商的訂單后，首先需要將晶圓給制作出來，其次還需要按照設(shè)計圖的要求，通過光刻等一系列的操作將其制作成最終的芯片。其整體的制作時間長，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過程不能收到任何差錯。所以只要在集成電路生產(chǎn)的地方發(fā)生小小的地震對于整體生產(chǎn)線的影響是非常之大的。

總體上晶圓代工廠商主要負責(zé)兩大塊：

1）晶圓（Wafer）的制作：

芯片設(shè)計師類似于房屋設(shè)計師，將電路設(shè)計圖交由建筑工人將房子蓋出來。而蓋房子需要地基，制作芯片同樣需要晶圓，用來安置所有電子元件的基板就是晶圓(Wafer)。

晶圓的制作可以想象成部隊的練兵，將沙子中的多晶硅通過一系列殘酷嚴格的訓(xùn)練，最終得到高純度99.9999%的單晶硅。具體的技術(shù)方法如下：

在得到高純度的單晶硅后，晶圓廠會使用切割工具，將晶柱切成一片片的薄片，宛如薄薄的火腿片一樣，再經(jīng)過拋光后，就變成了晶圓(Wafer)，也就是晶片的基板。

8英寸（200mm）和12英寸（300mm）所對應(yīng)的就是高純度單晶硅切成薄片后的晶圓直徑。而從面積大小上看，12英寸相比8英寸可以使用的面積更大，使用效率幾乎提升了2.5倍左右。但生產(chǎn)更大尺寸的晶圓，制造的難度與晶圓的大小也是成正向相關(guān)的。

2）光罩制作 (光蝕刻與微影成像)：

在完成了晶圓制造之后，還需要進行下一輪的關(guān)鍵制造。在藍色晶圓部分上面搭建電路結(jié)構(gòu)，這就像在地基上面搭建房屋一樣，通過金屬濺鍍、涂布光阻、蝕刻技術(shù)和光阻去除等一層層的搭建起來。

種種的技術(shù)疊加在一起，理解起來有點困難。其實之前有看過一種通俗的解釋比較好，就相當(dāng)于你拿著噴漆，覆蓋不同形狀的硬紙板在晶圓上，一層一層將噴涂在晶圓上，搭建一層又一層的電路。然后在噴涂的過程中，通過各種方法，消除多余的漆，最后留下需要的部分，最終切割形成芯片。

龍頭占據(jù)市場主導(dǎo)

晶圓代工的銷量每年仍然呈現(xiàn)一個穩(wěn)步上升的態(tài)勢，2018年全球晶圓代工行業(yè)市場規(guī)模710億美金，其中純晶圓代工產(chǎn)值576億美金，IDM晶圓代工產(chǎn)值134億美金，其中純晶圓代工占比已經(jīng)全球晶圓銷量的80%，純晶圓代工仍然為市場主流的晶圓制造方式。

就像芯片制程的發(fā)展一樣，隨著芯片向著更小的7nm進階，建設(shè)每條晶圓長線將耗費十億至百億美金的投入 ，晶圓代工的現(xiàn)代制程已經(jīng)進入到了一個資本和技術(shù)雙重密集型的時代，純晶圓代工未來仍然是主流的發(fā)展方向。

2018年大陸半導(dǎo)體市場為1,550億美元,而產(chǎn)出為238億美元, IC自給率為15.3%，高于2013年前的12.6%?？梢哉f的是中國的IC整體自供率而且，預(yù)測到了2023年之時，這一比率將提升至20.5%。相比于中國作為半導(dǎo)體最大的市場來說，IC整體的自供率還是處于較低的水平。

中國晶圓代工市場增速一枝獨秀，正在加速進行追趕。2018年中國純晶圓代工需求增長41%，中國在純晶圓代工的市場份額也從17年的14%增長到了19%，可以看出中國半導(dǎo)體晶圓市場的增長速度超過了世界上任何其他地區(qū)，并且政府也在繼續(xù)高速推進IC設(shè)計發(fā)展計劃，以支持國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

中國大陸成為全球晶圓建廠熱地。

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值占全球的比例只有20%（包括外資在華產(chǎn)業(yè)貢獻），本土企業(yè)占比僅11%，而中國的消費需求占全球的比重是44%。因此，在國產(chǎn)化替代進口機遇下，中國大陸迎來建廠高潮。

2017年到2020年的四年間，全球預(yù)計新建62條晶圓加工產(chǎn)線，其中中國大陸將新建26座新晶圓廠，成為全球新建晶圓廠最積極的地區(qū)，整個投資計劃占全球新建晶圓廠的42%，成為全球新建投資最大的地區(qū)。

國內(nèi)晶圓廠規(guī)劃建設(shè)數(shù)據(jù)一覽：

如果我們從晶圓代工廠總部所在地區(qū)來看的話，其實大陸市場還有這較長的路需要穩(wěn)步前行。目前臺灣地區(qū)仍然是全球晶圓代工的主要地區(qū)，臺積電占據(jù)了全球59%的市場份額，與臺積電的相比，中國大陸的廠商還存在著不小的差距，但未來的發(fā)展值得期待。

中芯國際：中國大陸的后起之秀

目前芯片的制程越來越小，投資額越來越高。一條14nm先進制程的半導(dǎo)體代工廠投資額高達120-150億美元。未來5納米技術(shù)水平預(yù)計只有三星、臺積電、英特爾有能力實現(xiàn)量產(chǎn)，這三家企業(yè)可以承擔(dān)如此巨大的資本開支，其他企業(yè)已無力跟進，先進制造產(chǎn)能將快速集中。

14nm的先進制程已經(jīng)成為關(guān)鍵的賽道。在14nm的產(chǎn)線可以說是一個集資金和技術(shù)密集型的關(guān)鍵賽道，下一個技術(shù)焦點是10nm、7nm。這也將成為大陸廠商的市場機會所在。

陣營份額分類：晶圓代工領(lǐng)域可劃分成兩大陣營，跨國企業(yè)集團以及大陸本土業(yè)者：臺積電、聯(lián)電以及其他跨國企業(yè)均在大陸擁有晶圓廠，而GF也正在四川成都興建12英寸晶圓廠進程中，至于中芯國際(SMIC)以及華虹半導(dǎo)體(HHGrace)等則是大陸本土的晶圓代工廠商。

從技術(shù)和制程等方面來看大陸晶圓代工廠商。中芯國際是世界領(lǐng)先的集成電路晶圓代工企業(yè)之一，已經(jīng)成為晶圓代工第二梯隊的領(lǐng)頭羊企業(yè)，能夠提供0.35微米到28納米不同技術(shù)節(jié)點的晶圓代工與技術(shù)服務(wù)，并且14nm已經(jīng)開始進入到客戶的驗證階段。

中芯國際14納米技術(shù)研發(fā)已經(jīng)到達關(guān)鍵節(jié)點，良率達95%。截至2017年，中芯國際是FinFET相關(guān)技術(shù)專利的全球五大專利權(quán)受讓人之一，16/14納米關(guān)鍵節(jié)點技術(shù)FinFET專利申請數(shù)量位列全球第五，對FinFET技術(shù)有充足的積累。各項先進制程也在不斷的追趕當(dāng)中。

結(jié)語

獨立掌握半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)命運，不僅事關(guān)中國經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展，還事關(guān)產(chǎn)業(yè)安全，沒有本土自產(chǎn)的芯片，科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的命運就會被外方掐住，對國力的提升，人民收入水平的提高構(gòu)成重大威脅。我們期待著中國大陸可比肩臺積電的龍頭早日成功，雖前路艱難曲折，但舉國之力，科創(chuàng)板的大力發(fā)展，必將加速我國半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展。