近年來,國家密集出臺政策推動半導體產業的持續發展。在今年出臺的半導體八大優惠政策中,僅財稅政策一條——國家鼓勵的集成電路線寬小於28納米(含),且經營期在15年以上的集成電路生產企業或項目,第一年至第十年免徵企業所得稅,便將對相關企業構成極大利好。
其中,半導體代工龍頭中芯國際(00981)則也是推動政策的受惠企業之一。今年三季度,公司單季度營收、淨利潤均創下歷史新高。年內,中芯國際股價也已累計實現逾90%漲幅。如今的中芯國際可以說已達到國際頭部廠商能力,但向世界一流晶圓廠水平進發仍有一段距離。
先進製程工藝收入佔比快速提升
智通財經APP瞭解到,隨着下游產業自公共衛生事件後逐步恢復,中芯國際於三季度實現營收10.83億美元,同比增長32.6%,環比增長15.3%,超過上期環比增加1%-3%指引;歸母淨利潤2.56億美元,同比增加122.7%,兩者均創下單季度歷史新高。
與此同時,公司毛利率較二季度有微幅下降至24.2%,但仍超過了上期19%-21%的指引。相比之下,公司歸母淨利潤率則自今年一季度以來持續提升。
據公司表示,三季度銷售額增加主要由訂單需求強勁、晶圓ASP上升和其他收入增加推動。也有分析認爲,公司收入增長表現較好一方面是由產品組合變化拉動,另一方面或也與H客戶在9月前進行集中拉貨有關。由此,公司全年收入增長預期也上修至24%到26%,全年毛利率目標高於去年。
具體來看,公司三季度銷售晶圓數量達到144萬片,同比增長9.5%;月產能也由二季度的48萬片提高至51萬片,產能利用率已連續五個季度高於97%,景氣度維持在高位。
在收入結構上,按服務類型劃分,晶圓代工收入佔比達到85%;按照應用類型分,智能手機類收入佔主導,佔比達到46%。智能家居類收入較過去也有較顯著提升,佔比由二季度的16.4%增長至三季度的20.5%。
而其中,14nm/28nm先進工藝佔比的快速提升,則是公司此次季報中的亮點之一。截至2020年三季度,中芯國際14nm/28nm工藝收入佔比達到14.6%,同比增長了10.3個百分點。
智通財經APP瞭解到,中芯國際14納米芯片在2019年四季度進入小範圍量產階段,截至2019年四季度及2020年一季度,公司14nm工藝收入佔比分別達1.0%、1.3%。自2020二季度起則與28nm工藝合併列示,因此尚無法確定14nm工藝的具體收入佔比。
但整體來看,公司三季度在較先進製程工藝方面的進展順利。從產品組合的構成來看,微米級別產品的收入佔比均有所減少,銷售佔比逐漸向先進技術端轉移。而14nm/28nm工藝佔比的增長則尤爲顯著。
據管理層透露,中芯國際14nm工藝芯片良率目前已達到了業界標準,意味着其所生產的芯片良率已達到95%。
截至目前,14nm工藝是芯片製造領域的一個分水嶺,掌握14nm工藝節點的廠商只有臺積電、英特爾、三星、格羅方德、聯電和中芯國際。中芯國際14nm工藝良率已達業界量產水準,在全球代工廠中規模僅次於臺積電和聯電。
然而,正如公司管理層於業績會上提到的,公司今年研發任務基本完成,即便FinFET取得成績,但與世界一流晶圓廠水平還有很多差距和道路要走。
追趕7nm製程工藝
縱觀全球芯片製造領域,各大廠商並不缺客戶,而是缺產能。作爲半導體代工廠,首先應該看的是技術、其次是收入、最後纔是利潤。
目前,中芯國際是全球僅有的6家掌握14nm工藝節點的廠商之一,是大陸具備完整成熟邏輯工藝製程、最先突破且唯一具備14nm生產能力的專業晶圓代工廠商。而到了7nm製程的角逐中,目前全球有能力提供7nm製程代工的廠商僅有三星和臺積電。
其中,在先進製程上,臺積電無疑是保持了在技術上最領先優勢。目前臺積電與三星均能夠量產5nm芯片,但三星良率沒有臺積電高。除此之外,臺積電4nm芯片預計在2021年開始正式批量生產,3nm將在2021年試產、2022年大批量產,而2nm芯片則預計在2024年量產。有消息稱,蘋果、英特爾等已經提前將3nm的芯片訂單交給臺積電。
在生產設備上,據ASML財報顯示,預計2020年交付35臺EUV光刻機,2021年則會達到45臺到50臺。考慮到公共衛生事件影響,目前EUV設備最大年產量僅30臺左右。EUV光刻機作爲7nm以下芯片生產所不可或缺的設備,臺積電已向ASML確認2020-2021年訂單,分別在2020、2021年下單約15-16臺、16-17臺設備,即兩年內拿下超30臺EUV光刻機,斥資約240億元。從目前情況來看,臺積電爲光刻設備的主要採購者,三星和英特爾則緊隨其後。
目前,爲實現技術上的突破,中芯國際開展N+1、N+2工藝戰略追趕7nm製程工藝。其中,N+1工藝已進入客戶導入產品認證階段,已小量試產,相較14nm性能可提升20%,主要面向低功耗應用領域。該製程已較格芯的12nm和聯電的14nm有所領先。
在這之後,中芯國際還有望於2021年推出N+2,面向高性能應用領域。據公司首席執行官梁孟鬆博士介紹,中芯國際在當前的環境下,N+1、N+2代工藝都不會使用EUV工藝,等到設備就緒之後,N+2之後的工藝纔會轉向EUV光刻工藝。
由此可見,在中芯國際現有的研發進程下,公司正朝着第三家掌握7nm工藝的代工廠商邁進。但先進製程除需要時間進行迭代外,公司要邁入真正的7nm工藝階段還受到了生產設備的限制。而這,或許是管理層在業績會提到的,與“世界一流晶圓廠水平”之間的差距所在。
距離“世界一流”水平還差一臺光刻機
智通財經APP瞭解到,在目前的光刻機種類中,深紫外光刻機(DUV)採用的光源波長爲193nm,通常只能用到25nm製程。而極紫外光刻機(EUV)的光源波長則爲13.5nm,是突破7nm芯片製程節點的必需工具。
早在2018年初,中芯國際便與荷蘭ASML達成了首臺EUV光刻機的採購訂單,價值約1.2億美元。原計劃將於2019年底交付,但因未發放新的出口許可證而遲遲未交付。
若從EUV光刻機的設備組成上看,其鏡頭由德國蔡司供貨、大量專利技術來自韓國海力士、大功率光源則由美國提供,近85%的零部件由全球各地供應商提供。雖然受到外部大環境影響,但就ASML公司自身而言,該公司也並不想放棄中國市場。
在第三屆進博會上,ASML主動參展,並展示了可生產7納米工藝芯片的浸潤式DUV光刻機。在經過多重曝光後,浸潤式DUV也能達到7納米制程的門檻,甚至更進一步。並且,該浸潤式DUV光刻機出口無需申請出口許可。
中芯國際首席執行官梁孟鬆也曾介紹,在7nm工藝發展中,N7+工藝纔開始使用EUV工藝,並且光罩層數較少。僅5nm節點上才充分利用EUV光刻工藝,達到14層EUV光罩。
ASML所展示的浸潤式DUV光刻機,即使能夠突破7nm門檻,也需要經過多重曝光,將會大大提高成本。曾有業內人士指出,使用DUV光刻機生產7nm芯片,需至少曝光的次數是EUV的4倍。
此前,臺積電在進行7nm研發時採用的則是DUV光刻工藝,隨後才逐步轉換到EUV光刻。由此可見,ASML的DUV光刻也並非是十分先進的技術。中芯國際要進一步達到7nm以下門檻,仍需更高級光刻機設備的助力。
不過,7nm製程工藝目前仍是芯片製造一個較少公司突破的領域,除臺積電、三星及正在追趕當中的英特爾,其他競爭者都因資源耗費過大而宣佈放棄。中芯國際嘗試N+1、N+2代工藝的研發已是跑在了全球前列,具備超越國際二線廠商的能力。
目前,物聯網、loT和汽車等快速增長的行業所採用的芯片大多爲12/14nm製程工藝,5G時代對於半導體需求最高的光學、功率器件、射頻器件等也多采用28/40nm工藝爲主,佔據着業界相當大一部分利潤。7nm和5nm目前主要用於高端手機和電腦。
由此可以說,中芯國際已是極少數向着國際一線廠商邁進的追趕者。