全球芯片代工格局：“中国芯”何时才能强势崛起？

众所周知，在芯片的整个流程之中，设计、制造、封测是三块分得较开的业务，绝大部分企业均只从事于其中某一项，很少有企业能够全程参与。而在这三个环节之中，制造是公认最难的，封测是最容易的，而芯片设计处于中间。所以对于中国大陆来讲，芯片制造也是相对较为落后的，相比于国际顶尖水平，落后了大约5年左右。

日前有第三方机构公布了2020年第二季度全球前十大晶圆代工厂营收排名，前十名分别是：台积电、三星、格芯、联电、中芯国际、高塔半导体、力积电、世界先进、华虹半导体、东部高科。

中芯国际上市

作为大陆目前技术实力最强的芯片生产制造商，中芯国际集成电路制造有限公司（以下简称“中芯国际”）在6月19日科创板首发申请顺利通过，从受理到过会仅用时19天，创造了目前科创板公司的最快纪录。

根据中芯国际7月5日发布的公告，确定发行价格为27.46元/股，也就是说中芯国际此次募资额将达462.98亿元，该规模将创造科创板募资最高纪录，在A股IPO历史融资额中也可排至第7位，位居工商银行之后，中国平安之前。

但就是这样一家专注于芯片制造的企业，其目前的技术水平也就是量产14nm芯片，与顶尖的芯片制造企业差距甚大。

全球主要芯片代工厂工艺水平

其实放眼全球，整个芯片制造行业，目前能提供7nm及以下先进制程工艺的企业仅有台积电、三星和英特尔。根据研究数据显示，2019年台积电先进制程市场份额为52%，三星和英特尔平分剩下的市场。

工艺节点意味着什么？

近一年多来中美贸易战的爆发，将集成电路制造技术推向了媒体的聚光灯下，铺天盖地的报道成为众所关注的焦点 —— 那么5nm/7nm/10nm/12nm这些工艺技术节点到底意味着什么？这些数字代表着处理器中晶体管的大小（晶体管是CPU和数字电路的构建模块），当缩小晶体管的尺寸时导致了两个主要的改进：

1. 性能：随着晶体管尺寸的减小，可以在相同的单位面积内容纳更多的晶体管。因此，可以从相同大小的处理器获得更高的处理能力。
2. 功率效率（功耗）：较小的晶体管需要较少的功率就可以发挥其功能，这就降低了芯片的总功耗。较低的功率还可以产生较少的热量，从而能够进一步提高时钟速度。

摩尔定律解释了这一点，该定律表明由于制造技术的进步，集成电路中的晶体管数量（集成度）每两年翻一番，并伴随着性能的增长和成本的下降。为了描述这个集成度，就有了工艺“节点”的说法，即工艺节点数值越小，表征芯片的集成度就越高。

集成度的提高，不仅意味着单个晶体管的尺寸缩小了，同时也意味着采用了更加先进的制造工艺。可以说，集成电路技术的发展过程，就是把晶体管尺寸做得越来越小的过程。因此，集成电路的规模反映了集成电路的先进程度。

摩尔定律的发展，不仅使得几十年以来芯片里含有的晶体管数目越来越多，半导体器件的性能不断提高，而且还减小了器件的尺寸，这就是处理器芯片可以变得越来越小而速度越来越快的原因。由此可见，这个nm数字或制造工艺多么重要。

但是值得注意的是，这些nm数值实际上并不代表晶体管的尺寸，更确切地说是指用于制造晶体管的制造技术。很久以前，晶体管的栅极长度与制造技术（nm数值）大致相同，但现在情况发生了重大改变，已经不再如此。

“中国芯”制造难题

中国在半导体领域起步比较晚，但现在仍然全力追赶，因此出现了像华为海思这样领先的芯片设计研发厂商，也出现了晶圆体代工领域强大的中芯国际，还有可以生产光刻机的海微电子，但整体而言，中国半导体相比来说还是比较弱的。

由于中国目前还达不到制造先进芯片的实力，目前中国每年仍需花费超过3000亿美元从国外进口芯片，费用比进口石油花费还要多。

此前美国针对华为升级了限制令，在新的规定之下，使用美国芯片制造设备的外国公司必须先获得美国许可证，然后才能向华为海思提供某些芯片或服务，这意味着为华为海思芯片代工的台积电也将受到限制，因此很多人都将希望寄在了中芯国际身上。中芯国际回归A股事件，之所以受到资本如此追捧，其实与华为等高科技公司被美国“卡脖子”息息相关。

中芯国际是大陆最先进的晶圆体代工厂，不过现阶段中芯国际只有14nm工艺的技术，对比台积电的7nm甚至5nm，差距确实非常明显，至于为什么有这么大的差距，主要是因为中芯国际无法购买到全球最先进的ASML光刻机。

总的来说，国内代工最先进的芯片的有实力的厂商确实仍是比较少，因为这是一个长期的资金投入与研制发的过程，想在短时间内打破仍是较难的。最主要是因为芯片代工过高的门槛，其中最大的门槛是科技水平：

比如台积电目前的最新工艺是5nm，据称苹果的A14芯片台积电已经使用5nm的工艺开始量产了；而像其它芯片代工企业，格芯等停留在10nm停滞不前，三星则据称今年也将进入5nm，但还没完全确切的消息。

但事实上，科技门槛之外还有一个资金门槛。尤其是当芯片进入到5nm时代后，想要继续往下研究发展，那就真的是“机器一响，黄金万两”，除了三星、台积电外，其他企业都很难有这种级别的资金支持。

按照之前机构预测的数据，3nm芯片的设计费用约达5-15亿美元，新建一条3nm产线的成本约为150-200亿美元。而按媒体的报道称，这两年以来，台积电为了3nm芯片的研发，至少已经投入了6000亿新台币（约200亿美元），同时，三星这两年以来预计也投入近200亿美元。而3nm预计要到2022年才会量产，剩下的这两年时间里，像台积电、三星等肯定还会继续投资研发。

所以说，目前芯片制造开始进入烧钱时代，资金限制了一般的芯片代工企业向下一代前进，所以它们的工艺只能停留在目前水平。这也就意味着，当芯片工艺越来越先进之后，市场就会越来越高度集中，强者就越来越强。

现在，在美国对中国芯片产业重压的背景下，我国明显加快了芯片产业链的自主化道路，而中芯国际作为中国大陆最大的晶圆代工企业，对于中国半导体产业乃至整个中国的经济发展，具有重大战略地位。国家产业基金一期、二期，上海集成电路基金一期、二期，以及国内外众多投资集团，相继出重金力挺中芯国际，便可见一斑。

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第五代隐形战机的问世颠覆了传统的防空方式，绝大多数国家陷入有空无防的尴尬境地。美国是最先将隐身技术应用在空战上的国家，所研发的隐形侦察机、隐形战机、隐形轰炸机可无视对方防空体系，直接深入对方领空进行侦察和攻击。我国长期以来深受美国侦察机骚扰

中芯国际与台积电的距离

在晶圆代工行业，大致分为三个梯队：第一梯队是由拥有先进制程工艺的台积电、英特尔、三星组成的超级阵营；第二梯队包括仍处在摸索自主芯片道路上的中芯国际、格芯、联电等；而华虹半导体、高塔半导体、力积电等则属于第三梯队。

从梯队排列来看，中芯国际在自主芯片的道路上摸索前行长达18年，但仍未能进入晶圆代工的超级阵营，而台积电则属于行业的领跑者。

如今，台积电受美国制约，缓冲期过后可能无法再为华为代工，这时中芯国际就忽然被推到大众的眼前。那么，中芯国际与台积电等全球代工巨头相比，实力到底是究竟有多大的差距呢？

· 市值：台积电与中芯国际都属于上市公司，最直观的就是比市值。截止7月6日台积电的最新市值为3184亿美元，是中芯国际的整整7倍。

· 市场份额：台积电在7nm和10nm节点的市场占有率为86%，营业收入120亿美元，营收贡献占比36%，在14nm节点市场占有率为83%，营收75亿美元，营收贡献21%，在先进技术节点，台积电处于行业垄断地位。

中芯国际目前尚未突破7nm和10nm技术节点，在14nm节点，营收为0.1亿美元，营收贡献0.3%，市场占有率仅为0.1%，中芯国际营收最大的是90nm及以上工艺，营收为17亿美元，营收贡献51%，市占率为8%。

· 产能对比：台积电12英寸、8英寸、6英寸晶圆产能估计分别达74.5万片/月、56.2万片/ 月、9.43万片/月，其中12英寸和8英寸产能均为业界最大，规模效应显著。

中芯国际建有3座8寸晶圆厂，4座12寸晶圆厂，8寸产能共计23.3万片/月，12寸产能10.8万片/月，总产能47.6万片/月（折合8寸），其计划进一步扩充8英寸产能及先进制程产能。相比之下台积电拥有8寸产能56.2万片/月，为中芯国际2.4倍，8英寸产能差距不大；12寸产能74.5万片 /月，为中芯国际7倍。

· 技术差距：台积电5nm今年中已进入量产，预计2020年5nm将贡献台积电10％的收入，3nm则将在2021年进入风险生产，目标2022年下半年实现批量生产，初期3nm依然采用FinFET工艺， 成熟后在3nm后期或2nm转向GAA晶体管技术。

中芯国际14nm去年第三季度量产，标志着FinFET结构的突破，N+1（8nm）进入客户签约阶段，预计2020年底至2021年初量产，N+2（7nm）正在研发中，已建设起相关研发线。

· 盈利能力：台积电利润远高于其他竞争对手，2019年实现净利润115亿美元，净利率32%，净资产收益率为21%，毛利率长期维持在47%-50%，经营性净现金流205亿美金，主要原因在于独享先进工艺节点丰厚利润，此外，台积电工艺库全、配合开发周期短、工艺稳定性相对更高。

中芯国际2019年中芯国际实现净利润2.35亿美元，净利润率5.1%，净资产收益率为4.14%，毛利率为7.89%，技术差距决定利润悬殊，并且中芯在入局先进制程工艺的前期，面临较大的亏损压力，这些因素制约了中芯的盈利能力，但是对处于上升期的中芯来说，技术突破远比盈利更为重要。

· 主要客户：台积电由于先进工艺领先，大客户不断延展，头部核心客户稳定，苹果、华为、高通、英伟达、AMD等世界级芯片设计企业都是台积电的大客户，核心客户带动台积电最近十年市占率稳步攀升。

中芯方面，受益于华为的主动转单成为中芯第一大客户，高通和博通位列二三名，中芯国际的主要客户是国内芯片设计企业，比如兆易创新、紫光展锐、中兴微电子等等，尚未打入国际高端市场。

由此够看出，中芯国际与台积电之间的差距，一时之间难以跨越。同时，通过今年第一季度全球前十大晶圆代工厂营收排名中，也能够看出中心国际与其他厂商的差距。

结语

台积电为什么能获得当下的辉煌成就？关键在于确定技术领先优势，其最先在业界取得成功试生产65nm的集成IC，确立了台积电在晶圆代工行业的主导地位后，台积电的发展趋势便一发一发不可收拾。在别的集成IC代工生产行业龙头仍在低头科研开发14nm加工工艺时，台积电的7nm工艺就已然进到销售市场。

先进工艺的掌握，决定着代工厂商订单量的多少。此前华为海思向中芯国际抛出过订单，麒麟710F便是由其代工生产，但中芯国际一整年的利润仍只能够买一台EUV光刻机。

相比之下，2019年台积电的净利润约为826亿元人民币，一年的利润比华为还要高出约200亿元，这是台积电作为全球第一大晶圆体代工厂的底气所在，由于掌握着先进的技术和来自供应链的支持，所以台积电能够稳稳地坐在第一的位置。

由此可见，中芯国际任重而道远 —— 中芯国际当前所拥有的光刻机精度不够，没有EUV光刻机，中芯国际只得另寻思路，这才有了N+1工艺。如今，中芯国际正在努力实现N+1工艺量产，据悉该工艺与7nm工艺不相上下。若真如此，那么中芯国际所代工的智能手机芯片，应该基本能满足大众的需要。

不过，中芯国际想要再进一步实现5nm工艺，EUV光刻机的作用则至关重要，可以说是不可或缺，如果没有EUV光刻机中芯国际的前路可能将十分艰辛。

另外，中芯国际招股书上提到，“若干自美国进口的半导体设备与技术，在获得美国商务部行政许可之前，可能无法用于为若干客户的产品进行生产制造”。有这句话是因为中芯国际使用了很多美国的半导体设备和技术，而美国要求任何使用美国技术和设备的厂商，为华为生产芯片时都需要美国的许可，那么中芯国际自然也包括在内了。那么对于中芯国际而言，怎么解决这个问题？

那就是不用美国的设备和美国的技术，但从现在的情况来看是非常难的。从半导体设备来看，美国厂商占了全球50%左右的份额，尤其是在沉积、刻蚀、离子注入、CMP、匀胶显影这些领域，美国的应用材料、泛林处于绝对的优势地位，无法被取代。而中芯国际也从应用材料、泛林大量采购了设备。而从其它技术来看，中芯国际也大量使用了美国EDA巨头的产品，而国产EDA也无法替代。

可见，要想芯片真正的不受控，唯有一个办法，那就是全面的去美化，从上游到下游，要实现整个产业链去美化，虽然这个难度大到无法想象，但被逼之下这条路也不得不走了。

不管是芯片设计还是芯片制造，都属于高投入、高产出的技术研发，这种投入可能周期长、见效慢，但是如果不去做就会处于落后状态，无法第一时间掌握最新的前沿技术，竞争力自然也就无从谈起。国内芯片制造难题的解决，需要的不仅仅是资金，更需要的是时间，台积电数20年的经验绝非朝夕之间就能够追平的。

中芯国际要发展成为世界级晶圆代工厂，后面还有很长很长的路要走，认识客观差距，不妄自菲薄，继续坚持走自主+合作研发的道路，5-10年之后，相信会迎来国产晶圆代工追赶并超越国际大厂的一天。