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【芯观点】乘成熟工艺市场东风,中国大陆代工厂发展迅猛

来源:爱集微

#中芯国际#

#芯观点#

2021-11-26

芯观点──聚焦国内外产业大事件,汇聚中外名人专家观点,剖析行业发展动态,带你读懂未来趋势!

集微网报道,近年来,中国大陆公布了多项推动国内半导体行业发展的举措,已有不少芯片代工、氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)领域开展新的大规模晶圆厂扩建计划。全球知名半导体分析机构SemiconductorEngineering分析师Mark Lapedus根据自身视角,对大陆晶圆代工厂的发展态势做了整体分析,以下为文章内容:

文章指出,中国大陆正在大力推动其“第三代半导体”,此术语实际指的是两种现有且常见的功率半导体器件类型——氮化镓和碳化硅。无论如何,中国大陆都在迎头赶上,但在先进工艺上仍然还比较落后。另一方面,中国大陆在集成电路其它产业也取得了快速进展。

中国大陆是一个复杂而活力十足的市场。一方面,它是全球最大的半导体消费市场。根据IBS首席执行官Handel Jones的说法,2020年,中国大陆占全球芯片销售额的53.7%,即2394.5亿美元。Jones表示,“2020年全球半导体市场达到4461亿美元,比2019年增长8.34%。”根据IBS的数据,2021年半导体市场预计将增长21.62%。

但从中国大陆的角度来看,这是一个大问题。多年来,中国大陆一直通过跨国供应商进口大量半导体,造成了巨大的贸易逆差。根据IBS的数据,2020年,跨国公司在中国大陆登记的芯片销售总额为1997亿美元。这占中国大陆芯片总销售额的83.38%,其余部分由国内供应商占据。而中国大陆自己制造的芯片只占很小一部分。

多年来,中国大陆已经推出了一系列举措来缩小差距,如今,中国大陆正向集成电路产业投入1500亿美元,以在开发和制造各类芯片方面更加自给自足。即便如此,中国大陆在寻求减少对外国供应商的依赖方面仍面临许多挑战。

目前,中国大陆仍在大力扩张。根据SEMI的数据,全球芯片制造商将在2021年开始建设19座新的晶圆厂,2022年还将建设10座晶圆厂。其中,中国大陆和中国台湾地区各有8座,在新的晶圆厂建设方面处于领先地位。此外,中国大陆还有几家代工厂正在筹建中。

“我们目前了解到有17家中国大陆公司的晶圆厂将在2021年至2023年开始建设。”SEMI的分析师Christian Dieseldorff说,总体而言,中国大陆芯片制造商的产能将从2020年的每月296万片晶圆增加到2021年的每月357.2万片。

芯片代工业务的波折与前进

中国大陆也在继续发展芯片代工产业。通常,代工厂使用不同节点的工艺技术为合作伙伴制造芯片。其中,工艺技术是晶圆厂用于制造既定芯片的“配方”,节点是指工艺流程的设计规则。

目前,成熟的工艺包括28nm及以上的逻辑节点,其中关键构建模块是平面晶体管。而在28nm以下,芯片就需要使用finFET构建。

近年来,中国大陆想成为代工企业玩家有几个原因。首先,准备制造更多自主供应的芯片。其次,中国大陆的代工厂不仅想为跨国厂商生产芯片,还希望服务于越来越多且正在开发先进芯片的国内IC设计公司。第三,中国大陆希望国内代工厂能制造设计领先的芯片。

“五年前,中国大陆在做复杂芯片时确实遇到了麻烦,但华为和海思克服了。”IBS的Jones说,“现在,我们判断在中国大陆大陆可能有10到12家公司可以设计5nm芯片,并在明年或之后转向3nm。”

根据TrendForce的数据,中芯国际和华虹分别是全球销售额第五和第六大代工厂。目前,台积电仍然位居第一,其次是三星、联电和格芯。

图1:2021年第二季度销售额排名前10的代工厂。中芯国际和华虹巩固了在代工竞争中的地位。资料来源:TrendForce

中国大陆在工艺技术方面也仍然相对比较落后。文章称,目前,中芯国际最先进的技术是14nm工艺。相比之下,台积电和三星正在加速攻坚5nm工艺,并计划于2022年推出3nm工艺。

不过,由于市场对成熟工艺芯片的需求巨大,中国大陆的代工厂仍获得了蓬勃发展。

D2S首席产品官Leo Pang表示:“现在的半导体制造与过去只有头部晶圆厂才能赚钱的时代不同,汽车行业和物联网的大量应用都属于成熟节点,比如28nm以及更高的节点。”

如今,28nm仍然是一项大生意,所有的代工厂都在继续扩大它们的相关产能。一些供应商也在加紧布局22nm。联电联席总裁Jason Wang表示:“28nm技术的收入持续增长,而22nm的业务有越来越多的客户在无线网、显示器和物联网领域参与流片。”

几家头部代工厂在继续扩大领先优势,但也存在一些挑战。比如在28nm/22nm及以上工艺,芯片仍然使用平面晶体管。而低于20nm,平面晶体管将会失去动力。

这就是英特尔在2011年转向22nm FinFET的原因。2014年,格芯、三星和台积电则转向16nm/14nm FinFET。与平面晶体管相比,FinFET的速度更快、功耗更低,而且在16/14 nm时电流泄漏更少。但其制造难度和成本也更高。

为了迎头赶上,中芯国际于2015年开始研发14nm FinFET工艺,并在2019年推出了这项技术。近来,中芯国际流片了其所谓的“N+1”技术。Gartner分析师Samuel Wang表示:“该工艺尚未出现批量生产和良率改善。”去年,美国还将中芯国际列入“实体名单”,使其难以获得其他先进设备。到目前为止,美国还没有放松对它的限制。这意味着该公司可能难以突破更先进的工艺。

不过,也有一线希望。“就收入方面而言,中芯国际做得很好。”Samuel Wang表示,“由于28nm及以上工艺有充足的市场需求,目前中芯国际的晶圆厂开工率超过100%。虽然被限制开发先进技术,但它仍然在快速增长。”

为了研发更成熟的工艺,中芯国际和其他中国大陆芯片制造商仍在继续建设新的晶圆厂。根据SEMI的《全球晶圆厂预测报告》,以下是中国大陆当前和将来的一些晶圆厂项目。

华润微电子 - 重庆(300mm,传统节点)

华虹 - 无锡(300mm,传统节点)

晶合集成 - 合肥(300mm,传统节点)

中芯国际 - 上海(300mm,14nm及以上)

中芯国际 - 北京(300mm,28nm及以上)

闻泰科技 - 上海(300mm,传统节点)

“中国大陆确实无法获得EUV光刻机,所以他们无法进入前沿领域。但这并不影响他们建立新的晶圆厂。”D2S的Pang说,“他们首先需要获得市场份额,并根据本地需求培养人才。一旦具备这两点,他们还可以在国外市场逐步提升占有率。”

总而言之,中国大陆正在全力推进半导体产业发展。虽然不会很快实现自给自足,但它将继续撼动整个市场。(校对/隐德莱希)

责编: 隐德来希

Aaron

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