先進(jìn)制程只是巨頭battle的舞臺(tái)，成熟制程才是全球追求的“財(cái)富”

曾經(jīng)，先進(jìn)制程是芯片制造的王道，各家廠商爭(zhēng)先恐后，摩爾定律的腳步仿佛永不停歇。然而，隨著技術(shù)壁壘的不斷壘高，先進(jìn)制程的研發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)也呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這條通往未來(lái)的道路變得愈發(fā)艱難。

與此同時(shí)，曾經(jīng)被視為落后的成熟制程卻迎來(lái)了王者歸來(lái)。在智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等領(lǐng)域，大量的芯片需求都可以由成熟制程滿足，就拿汽車來(lái)說(shuō)，汽車行業(yè)使用的芯片95%都是傳統(tǒng)芯片。而更低的成本和更高的性價(jià)比，也讓它成為了市場(chǎng)中的香餑餑。

一場(chǎng)場(chǎng)轟轟烈烈的成熟制程大戰(zhàn)，正在全球范圍內(nèi)上演。

成熟制程仍然是中流砥柱

說(shuō)到芯片制程，可能很多人都是云里霧里，其實(shí)我們經(jīng)常聽到的28nm、7nm、5nm、3nm等，這些詞說(shuō)的就是芯片制程。一塊芯片由無(wú)數(shù)的晶體管組成，每個(gè)晶體管由源極、柵極、漏極組成，其中柵極相當(dāng)于一個(gè)通道，主要負(fù)責(zé)控制兩端源極和漏極的通斷。而柵極的寬度，就是制程節(jié)點(diǎn)，也就是我們常說(shuō)的多少納米工藝中的數(shù)值。

一般來(lái)說(shuō)，晶體管中柵極的寬度越窄，晶體管就越小，電流通過(guò)時(shí)的損耗越低，性能也越高，制造工藝也更復(fù)雜。目前，業(yè)界普遍認(rèn)為28nm是成熟制程與先進(jìn)制程的分界線，28nm及以上的制程工藝被稱為成熟制程，28nm以下的制程工藝被稱為先進(jìn)制程。

或許很多人認(rèn)為，隨著先進(jìn)制程的發(fā)展，成熟制程早晚是要被淘汰的，這么說(shuō)確實(shí)有一定的道理，但并不正確。

要知道，芯片不是越小越好，先進(jìn)制程芯片的性能雖好，但不耐操，只在手機(jī)處理器等少數(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，在工業(yè)、汽車、軍事等領(lǐng)域，反而成熟制程芯片可靠。

直至今日，成熟制程仍然有著無(wú)法替代的價(jià)值。

比如，中小容量的存儲(chǔ)芯片、模擬芯片、MCU、電源管理芯片、模數(shù)混合芯片、CMOS 傳感器、傳感器等主要采用成熟制程。在應(yīng)用層面，受益于下游新能源汽車、新一代通信技術(shù)、安防、云計(jì)算等領(lǐng)域的快速發(fā)展，射頻、功率半導(dǎo)體等使用成熟制程的芯片需求量大增。

2022年以來(lái)，消費(fèi)電子終端持續(xù)低迷，芯片市場(chǎng)從全面缺芯轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)性缺貨，至今還缺的就是采用成熟制程的汽車芯片。就拿汽車MCU芯片來(lái)說(shuō)，汽車的ESP車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)和ECU電子控制單元等都需要用到這種芯片，它主要由8英寸晶圓生產(chǎn)，芯片的制程普遍在45-130nm之間。

總的來(lái)說(shuō)，成熟制程可滿足大部分應(yīng)用場(chǎng)景，很多領(lǐng)域并不需要7nm、5nm、3nm這樣的先進(jìn)制程，制程并不是衡量芯片價(jià)值的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)成熟制程產(chǎn)能最高

根據(jù)TrendForce發(fā)布的市場(chǎng)報(bào)告，表示2023年至2027年全球晶圓代工市場(chǎng)成熟制程及先進(jìn)制程的產(chǎn)能比重大概維持在7:3。其中中國(guó)大陸地區(qū)致力于推動(dòng)本土化生產(chǎn)等政策和補(bǔ)貼，積極擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)成熟制程產(chǎn)能占比將從2023年的29%提升至2027年的33%。

中國(guó)大陸地區(qū)的晶圓代工廠中，以中芯國(guó)際（SMIC）、華虹（HuaHong Group）、以及晶合集成（Nexchip）最為積極，擴(kuò)產(chǎn)主要聚焦在Driver IC、CIS/ISP與Power Discrete等特殊工藝。

Driver IC方面，主要采用HV（High Voltage）特殊工藝，近期重點(diǎn)在40/28nm HV制程開發(fā)，目前市場(chǎng)較領(lǐng)先的是聯(lián)華電子（UMC），其次是格羅方德（GlobalFoundries）。中芯國(guó)際的28HV和合肥晶合集成的40HV將在今年第四季到明年下半年進(jìn)入量產(chǎn)階段，技術(shù)差距也逐漸縮小，如力積電（PSMC）以及暫時(shí)還沒(méi)有12英寸晶圓廠的世界先進(jìn)（Vanguard）、東部高科（DBHitek）短期內(nèi)將首先受到?jīng)_擊。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也將對(duì)聯(lián)華電子和格羅方德造成影響。

CIS/ISP方面，3D CIS結(jié)構(gòu)包含邏輯層ISP與CIS感光層，主流工藝大致以40/45nm為分水嶺，邏輯層ISP制程將持續(xù)往更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)發(fā)展，而CIS感光層與FSI/BSI CIS則以65/55nm及以上為主流。目前技術(shù)領(lǐng)先業(yè)者主要是臺(tái)積電（TSMC）、聯(lián)電、三星（Samsung）為主，但中芯國(guó)際、合肥晶合集成緊追其后，除了在技術(shù)層面追趕外，還會(huì)受惠于國(guó)內(nèi)智能手機(jī)品牌的訂單支撐，以及相關(guān)廠商積極響應(yīng)政府政策將訂單轉(zhuǎn)會(huì)中國(guó)大陸地區(qū)。Power Discrete（功率元件）主要涵蓋MOSFET與IGBT兩種產(chǎn)品，中國(guó)大陸地區(qū)的晶圓代工廠也有更多切入的機(jī)會(huì)，加上其他本土小廠加入競(jìng)爭(zhēng)行列，若產(chǎn)能大幅度提升，將加劇全球Power Discrete代工的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

目前中國(guó)大陸地區(qū)的目標(biāo)是提高本土化生產(chǎn)的比例，大幅度擴(kuò)充產(chǎn)能可能會(huì)造成全球成熟制程產(chǎn)能過(guò)剩，且隨之而來(lái)的將會(huì)是價(jià)格戰(zhàn)。隨著未來(lái)幾年成熟制程產(chǎn)能提升，業(yè)內(nèi)二/三線晶圓代工廠將面臨客戶流失的風(fēng)險(xiǎn)及價(jià)格壓力，最終取決于技術(shù)迭進(jìn)與良品率。


國(guó)內(nèi)代工玩家，成熟制程怎么看？

作為成熟制程的國(guó)內(nèi)晶圓代工廠，中芯、華虹是資深玩家，他們又如何看這個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展呢？

中芯國(guó)際在2月7日的投資者關(guān)系活動(dòng)上，針對(duì)“全球加強(qiáng)本地化生產(chǎn)，產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題”回答道，從大的角度來(lái)看，全球代工業(yè)的產(chǎn)能建設(shè)在有些市場(chǎng)很扎堆，供過(guò)于求，這個(gè)是會(huì)出現(xiàn)的。但按照行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律，大約5-6年把多余的產(chǎn)能部分進(jìn)行消化和兼并，市場(chǎng)和供應(yīng)會(huì)取得一個(gè)平衡。

而就中芯國(guó)際已經(jīng)建設(shè)的項(xiàng)目，這些都是基于與客戶及產(chǎn)業(yè)鏈的事先協(xié)商，并且市場(chǎng)上確實(shí)存在這種需求。如果未來(lái)的發(fā)展確實(shí)需要這樣的產(chǎn)能，不論是在經(jīng)濟(jì)繁榮時(shí)期還是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)下行的背景下進(jìn)行建設(shè)，實(shí)質(zhì)上并無(wú)太大區(qū)別。中芯國(guó)際的戰(zhàn)略并不是簡(jiǎn)單追隨摩爾定律，而是考慮到工廠的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，通常超過(guò)20年。與此同時(shí)，中芯國(guó)際發(fā)展的不是摩爾定律的客戶，特殊制程的產(chǎn)品很慢，又需要很多很多產(chǎn)品才能形成產(chǎn)量。從開始建立產(chǎn)能，到上升到很穩(wěn)定的一個(gè)量，是需要很長(zhǎng)時(shí)間的。所以比較穩(wěn)妥的一個(gè)辦法是覺(jué)得未來(lái)有發(fā)展方向，跟客戶達(dá)成協(xié)議，每年建設(shè)的量差不多是最好。

此外，市場(chǎng)是有機(jī)會(huì)的，中芯國(guó)際在全球半導(dǎo)體代工行業(yè)中的份額相對(duì)較小，目前僅占整個(gè)行業(yè)的5%，在包括集成電路制造業(yè)的IDM在內(nèi)的全球市場(chǎng)中，其份額大約為1%?？紤]到中芯國(guó)際產(chǎn)品和研發(fā)的多樣性，即使其市場(chǎng)份額有所增加，例如從1%增長(zhǎng)到1.5%甚至2%，也不太可能對(duì)整個(gè)行業(yè)造成重大沖擊。

在外部環(huán)境無(wú)重大變化的前提下，中芯國(guó)際公司給出的 2024 年指引是：銷售收入增幅不低于可比同業(yè)的平均值，同比中個(gè)位數(shù)增長(zhǎng)。公司計(jì)劃在2024年繼續(xù)推進(jìn)近幾年來(lái)已宣布的 12 英寸工廠和產(chǎn)能建設(shè)計(jì)劃，預(yù)計(jì)資本開支與上一年相比大致持平。

華虹2023年全年實(shí)現(xiàn)銷售收入 22.861億美元，全年毛利率為 21.3%。該公司認(rèn)為 2024 全年會(huì)比2023 全年表現(xiàn)更好。從產(chǎn)能情況上來(lái)看，目前華虹在上海金橋和張江建有三座 8 英寸晶圓廠，月產(chǎn)能約 18 萬(wàn)片。另在無(wú)錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)建有一座月產(chǎn)能 9.45 萬(wàn)片的12 英寸晶圓廠（“華虹無(wú)錫”），這不僅是全球領(lǐng)先的 12 英寸特色工藝生產(chǎn)線，也是全球第一條 12 英寸功率器件代工生產(chǎn)線。目前，該公司正在推進(jìn)華虹無(wú)錫二期 12 英寸芯片生產(chǎn)線（“華虹制造”）的建設(shè)。華虹在2023Q4的業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上表示，華虹半導(dǎo)體是獨(dú)一無(wú)二聚焦于特色工藝的晶圓代工廠，歷時(shí) 20 多年研發(fā)5大特色工藝平臺(tái)，近幾年，即使有非常多的新建代工廠釋放產(chǎn)能，我們?nèi)哉J(rèn)為，放眼國(guó)內(nèi)外，公司能夠在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。


結(jié)語(yǔ)

成熟制程之戰(zhàn)不僅是一場(chǎng)商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，更是一場(chǎng)科技博弈?？傊墒熘瞥碳夹g(shù)的大戰(zhàn)正展現(xiàn)出半導(dǎo)體行業(yè)的新趨勢(shì)，那就是在追求技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，更加注重成本效益和市場(chǎng)需求的平衡。這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)雖然不似先進(jìn)制程那般閃耀，但其影響力和重要性卻在逐漸加深。