尋找中國芯片之王（四）：制造篇

周迎

一顆芯片，30%左右的成本來自代工費，作為芯片產業的核心，制造環節可以說是串聯起了整個芯片產業鏈。

之前我們分析了國內芯片原材料、設備、設計環節的“種子選手”們，本文帶來芯片終篇——晶圓制造中那些值得關注的龍頭和新星。

因特朗普政府加強對華為的“制裁”，三星和SK海力士于9月15日停止向華為出售零部件（二者在DRAM存儲芯片市占率合計達90%），除存儲芯片外，5G、移動通信（AP）等系統芯片也將無法供應。

此前，曾因美國禁令影響，臺積電斷供，華為麒麟系列芯片成為絕唱。芯片產業鏈環環相扣，中國必須完善芯片產業鏈布局，補齊短板，掌握關鍵技術。

在全球半導體產業結構中，制造環節占比達58%，其次是設計環節26%，封測16%。全球最大的半導體廠商也都活躍在設計和制造領域，產值占到半導體行業總額的71%。

制造，串聯起了整個芯片行業。在制造環節，又有哪些正在崛起的中國選手？

芯片制造：自主之戰

芯片制造的起點，源自德州儀器（簡稱TI）。

1930年，德州儀器誕生。歷經石油勘探、軍火供應商的轉型，到1956年，杰克·基爾比發明了全球第一塊集成電路。如今在模擬芯片領域，TI是絕對的霸主。2019年，TI以102億美元的模擬IC銷售額和19%的市場份額穩坐頭把交椅。

而TI也被譽為半導體行業的“黃埔軍校”，其中臺積電創始人張忠謀，中芯國際創始人張汝京等行業內的頂尖人才均出自TI。

臺積電：改寫游戲規則

在全球芯片制造商中，臺積電以超4 000億美元市值，52%的市占率穩居第一，三星緊隨其后，市值逾3 000億美元，市占率17.8%。

德州儀器、英特爾、三星等芯片制造巨頭均采用的是IDM模式，擁有自己的晶圓廠，設計、制造和封測全都自己做。臺積電的出現，打破了這種行業垂直集成模式。

1985年，54歲的張忠謀辭去德州儀器副總裁的職務回到中國臺灣，2年后便創立了臺積電。

臺積電的主營業務就是做晶圓代工制造，其創造性地將設計與制造板塊分離開來，這種垂直分工的代工模式也被稱為Foundry模式。

在規模上，臺積電一家獨大，吞食了全球一半的芯片代工市場，成為全球第一大芯片代工廠。在制造工藝上，更是精益求精，無人能敵。

制程，一般用來衡量芯片制造的發展水平。在芯片中，制程工藝越小，意味著在同等單位尺寸上集成的電路越復雜，性能越好。芯片面積越小，同一塊晶圓切割出的芯片數量越多，制造商成本也隨之降低。

但制程越小，技術門檻越高。在制造中，不僅面臨電路泄露等風險，同時當芯片縮小到一定程度，集成的晶體管特性也將很難控制。技術之外，資金也是一道很高的門檻。制程的提升，資金消耗將指數級增長，如投資一條5nm產線，投資成本高達數百億美元，是14nm的2倍以上，約是28nm的4倍。

步入賽道之初，臺積電的工藝制程為3.0um與2.5um，落后當時的英特爾約2代。

此后10年，在大規模資本和研發投入下，臺積電技術得以突破。臺積電對先進制程工藝的追求，以幾乎每兩年一個代差的速度推進。

2011年，臺積電開始量產28nm制程芯片，到2012年時，臺積電在28nm制程芯片的市占率接近100%，至此開始遠遠地甩開其他對手。

2014年，臺積電開始布局10nm，到2016年，10nm制程芯片成功量產。

2018年，臺積電進入7nm時代，成為全球首家提供7nm芯片代工服務的制造商。截至目前，全球只有臺積電和三星能夠提供7nm制程芯片代工服務，市場供不應求，不過在市占率上，臺積電仍遙遙領先，吃掉大量訂單。

2020年二季度，臺積電宣布5nm制程已進入量產階段，其中5nm的N5版本，比N7的7nm工藝性能提升15%、功耗降低30%，晶體管密度提升80%。此外，2nm也已在謀劃當中。

在先進工藝上形成技術壟斷，臺積電制造成本低，成品質量好，價格更便宜，這種技術先發優勢讓它不愁買家，訂單源源不斷。其中，蘋果是臺積電最大的客戶，占其營收的17%，已連續4年獨家代工蘋果A系列芯片；其次是華為占比10%，因美國干涉，已于9月斷供。此外，高通、英特爾、英偉達、博通、聯發科等均是其穩定的核心客戶。

2019年，臺積電實現營收346.3億美元，凈利111.8億美元，凈利率高達32%。

中芯國際：中國“芯”希望

中芯國際是全球第五大芯片代工制造商，也是中國大陸最大的半導體代工企業，全球市占率約5.4%。

2000年，張汝京在上海張江創辦了中芯國際。此后，便開始了國產芯片制造的技術追趕之路。

僅13個月，中芯國際第一座8英寸晶圓廠就正式建成投產。3年后，4條8英寸生產線，1條12英寸生產線陸續搭建。技術節點也從0.35um、0.13um，向90nm、65/55nm、45/40nm不斷攻克。

到2017年時，中芯國際28nm制程芯片實現量產；2019年，中芯國際14nm制程芯片量產成功。目前國際上能制造出14nm芯片的僅有5家公司，分別是臺積電、三星、格羅方德、聯華電子和中芯國際。

歷經20年發展，雖然規模和技術上與臺積電仍存在差距，但中芯國際是大陸唯一一家能夠提供該工藝芯片代工服務的廠商。

今年7月16日，中芯國際登陸科創板，耗時18天創下最快過會紀錄；開盤暴漲246%，市值破6 000億元；首發募資達532億元，創下科創板開板以來的歷史之最。

市場追逐中芯國際，更多看重的是它在中國半導體產業中不可替代的戰略價值——中芯國際不只是一家代工企業，其背后更是承載著中國半導體產業自主化的重任。

在中芯國際合計231.4億元的戰略配售中，有29家機構參與，其中不乏國家集成電路大基金等國家隊，海通、中金等資本參與。值得注意的是，還出現了一家新成立的投資基金“青島聚源芯星股權投資”（有限合伙），由15家中芯國際上下游核心企業組成。

這支“親友團”中，不僅有上游做材料的新陽、做刻蝕機設備的中微、做存儲接口芯片的瀾起，也有中游做設計的韋爾，下游芯片代工的客戶等。

作為國內芯片制造核心企業，中芯國際串聯起了整個產業鏈。當制造水平不斷提升，通過相互扶持，將帶動整個芯片產業上下游協同發展，進而實現上游設備、原材料、以及整個設計、制造、封測半導體產業鏈的自主可控。

2019年，中芯國際營業收入達31.2億美元，凈利潤2.35億美元，研發投入為6.9億美元，占營收的22%。而固定資產達541億元，占總資產的47%。

從營收結構來看，2019年中芯國際超過一半的營收來自90nm及以下先進制程市場，占全年營收的50.7%；66/65nm的營收占27.3%。而已經量產的14nm尚未體現規模效應，營收占比不足1%，同時面臨著較高的折舊壓力。

截至2019年，中國大陸的IC設計公司不少于1 300家，發展勢頭迅猛，這給我國本土晶圓代工業帶來了絕佳的發展契機，對于中芯國際而言，也是一個利好機會。

未來，隨著巨頭對技術節點的追求越來越接近物理極限，未來工藝迭代速度將會逐漸放緩，這也為中芯國際的技術追趕爭取到了更多的時間。

華虹半導體：市場黑馬，另辟蹊徑

當前芯片代工行業，大致分為3個梯隊：

首先是由臺積電、英特爾、三星組成的超級陣營，其次是以中芯國際為代表的第二陣營，而華虹半導體則處于第三梯隊，成功挺進全球晶圓代工廠商前十。

華虹半導體于2005年在中國香港成立， 隸屬于華虹集團，2014年在香港主板上市。與前兩大陣營致力追求先進工藝的路線不同，華虹半導體走的是一條特色工藝路線。

公司堅持差異化的技術研發，主營嵌入式非易失性存儲器、分立器件、模擬與電源管理、邏輯與射頻等細分市場，技術覆蓋1.0um至90nm各節點。此類業務對先進工藝尺寸的要求相對較低，屬于特殊工藝制程，研發投入和資本開支壓力相對較小。

目前，華虹半導體生產的芯片廣泛應用于電子消費品、工業與汽車電子產品、通信、計算機中。從工藝節點來看，0.35um及以上工藝和0.13um及以下工藝制程是公司營收主力，占比51.20%和35%。

在發展規劃上，華虹半導體實行了“8+12”戰略。

在8英寸產線上，華虹半導體通過縮小存儲面積等強化嵌入式閃存技術工藝，滿足高端需求；在12英寸產線方面，2019年華虹無錫12英寸晶圓廠建成投片，主營功率器件代工，覆蓋90～65nm工藝節點，針對的是新興物聯網與5G產品市場，而這也是全球首條12英寸功率器件的代工生產線、中國大陸最先進的12英寸特色工藝生產線。

目前，其8英寸平臺合計月產能是17.8萬片，而12英寸產線的月產能是6.8萬片。

作為特色工藝領軍企業，2019年華虹半導體共申請專利370項，累計中美發明授權專利超3 400件。

通過差異化的競爭，切入細分市場，華虹半導體真正做到人無我有，人有我精。2019年，華虹半導體實現銷售收入9.33億美元，毛利率30.3%，凈利潤為1.62億美元。其中，中國區是公司營收最大的市場，占比58.5%；其次是北美，占比16.1%。

IDM模式

前面提到的臺積電、中芯國際、華虹半導體采取的都是Foundary（代工模式），僅涉及制造環節。而國內也有一些企業，走的是IDM模式道路，集設計、制造、封測垂直一體化。

垂直分工和IDM模式，是當前半導體行業兩種主要的發展模式。前者只負責設計、制造、封測的某一環節，可分為Fabless（設計）、Foundary（代工）、OSTA（封測）3種細分模式，后者則覆蓋全產業鏈，相對規模較大。

華潤微電子

在中國半導體前十企業中，華潤微電子是唯一一家以IDM模式為主運營的半導體企業，當前市值達680億元。

背靠華潤集團，華潤微電子涉及芯片設計、晶圓制造、封裝測試，產品聚焦功率半導體、智能傳感器與智能控制領域。

華潤微電子前身是香港華科電子公司。1983年，香港華科電子公司建立了中國第一條4英寸晶圓生產線。此后，先后整合華科電子、中國華晶、上華科技等中國半導體先驅，華潤微成功覆蓋全產業鏈。

晶圓制造方面，目前華潤微電子在無錫擁有3條6英寸生產線，1條8英寸生產線。其中，8英寸生產線年產能約73萬片，6英寸生產線年產能約247萬片，工藝覆蓋1.0～0.11um制程晶圓制造。同時，在重慶還擁有1條8英寸半導體晶圓制造生產線，年產能約60萬片。

今年9月，華潤微電子宣布首條6英寸商用SiC晶圓生產線正式量產，這也是國內首條6英寸商用SiC晶圓生產線。

封測方面，公司在無錫、深圳擁有半導體封裝測試生產線，年封裝能力約62億顆，此外還提供掩模制造服務。

2018年，華潤微電子實現營收63億元，其中晶圓制造收入26.74億元，占公司營收的43%；封裝測試收入7.9億元，占公司收入的12.6%。公司研發投入為4.5億元，占營收比例為7.17%。

士蘭微

華潤微電子之外，士蘭微也是國內最主要的IDM模式公司。

1997年，士蘭微成立。起初，士蘭微是一家集成電路芯片設計企業，20多年來逐漸向IDM模式發展，力求全產業鏈覆蓋。

2000年底，士蘭微便開始籌劃芯片生產，次年第一條5英寸芯片生產線在杭州建立。2003年，士蘭微成功上市，此后便加緊建設6英寸芯片生產線。當前，在小于或等于6英寸芯片制造中，士蘭微產能全球第5。

到2017年6月，士蘭微8英寸生產線正式投產，8英寸生產線是士蘭微邁向中高端的關鍵。次年，士蘭微與廈門半導體共同投資的12英寸特色工藝芯片生產線正式開工，總投資達220億元，計劃建成2條12英寸90～65nm特色工藝芯片生產線和1條4/6英寸兼容先進化合物半導體器件生產線。

采用IDM模式，一方面能夠更有效地整合資源優勢，但另一方面相對資產偏重，在一定程度上公司經營利潤存在波動。

2019年，士蘭微實現營收31.11億元，其中集成電路業務營收10.37億元；分立器件產品業務營收15.18億元；此外，公司研發投入大幅增加，相比去年同期增長21.7%，達到4.3億元。

華微電子

華微電子成立于1999年，是國內功率半導體行業的排頭兵。

功率半導體器件是電子產品的基礎元器件之一，主要用于電能變換和電路控制。中國是全球最大的功率半導體消費國，市場空間占全球49%，居第一位。

華微電子主營功率半導體器件的設計、芯片加工、封裝與銷售，涉及家電、綠色照明、計算機與通訊、汽車電子四大領域。

目前，華微電子擁有4英寸、5英寸、6英寸、8英寸多條功率半導體芯片生產線，芯片加工能力每年達400萬片。產品幾乎覆蓋功率半導體所有分支，品類齊全，包括IGBT芯片（一種新型電力電子器件，廣泛應用于電機節能、軌道交通、智能電網、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發電、新能源汽車等領域）、MOSFET芯片和IC芯片等，處于國內行業領先地位。

在新基建領域，華微電子迎來機遇，產品可應用于新能源汽車充電樁、服務器電源、5G基站、工業互聯網等。

據年報顯示，公司2019年營業收入16.6億元，實現歸母凈利潤0.65億元。

三安光電

在LED芯片行業，三安光電全球市占率第一，是絕對的龍頭老大。

作為中國高端LED芯片制造者，三安光電成立于2000年，創立伊始依靠倒賣廢鋼鐵起家。2011年，創始人林秀成結識了三明鋼鐵，雙方合資成立了三安集團，此后正式進軍電子行業，并以光電和LED為主業。

2002年，三安光電第一片外延片研制成功；次年，三安光電便研制出我國獨立知識產權的LED芯片，打破了過去LED芯片全部依靠進口的歷史；到2008年，三安光電借殼天頤科技成功上市。

2018年，三安光電LED芯片產量高達9 112億顆，銷量8 385億顆，實力強大。截至2018年，公司LED芯片產能占到國內總產能的58%。

2019年，公司擴張速度加快。

2019年1月，公司引入戰略投資者興業信托、泉州金控、安芯基金，計劃向三安集團增資不低于54億元；10月，長江安芯以59.6億元增資三安集團，長沙建芯向三安電子增資70億元；11月，三安光電非公開發行募資70億元，其中先導高芯出資50億元，格力電器出資20億元。

據年報數據，2019年三安光電實現營收74.6億元，凈利潤12.98億元。

此外，三安光電預期將自2021年開始大量出貨用于iPad與MacBook的mini LED顯示屏晶粒，預計最快將于2022年出貨。

封裝測試：不被“卡脖子”

芯片做好后，得從晶圓上切下來，接上導線，裝上外殼，順便還得測試，這就叫封測。2018年，全球半導體封測行業市場規模達560億美元，其中封測代工（OSAT）達281億美元。

中國在芯片封裝測試環節，已具備全球競爭力。中國臺灣老大哥日月光常年占據第一名，全球市占率22%；長電科技、通富微電、華天科技作為大陸三大封測巨頭，囊括了全球1/4的市場份額，均成功躋身全球前十大封測企業。

長電科技：絕地重生

目前，長電科技是全球第3大封裝測試公司。2018年，長電科技在全球封測市場的份額為13.14%，技術水平世界領先。

而長電科技的發展卻很坎坷，曾一度瀕臨倒閉。

上世紀70年代，全國各地掀起了一股晶體管創業熱潮。跟隨潮流，1972年長江內衣廠轉型，成立了江陰電子廠（長電科技前身），但轉型后的江陰電子廠業績慘淡。

1988年底，32歲的王新潮被提拔為該廠副廠長，接手了這個爛攤子。1年后，便將廠子的成品率從50%提升到了70%～80%。

1994年，江陰電子開展封測業務。2003年，長電科技成功上市，到2005年，長電科技旗下長電先進建立了國內首條晶圓級封裝生產線。

2015年初，當時全球排名第6的長電科技花了7.8億美元（約47.8億元）對全球排名第4的封測企業星科金朋進行了收購，上演經典“蛇吞象”。而此舉使其成功打入世界一流客戶供應鏈，敲開了高端客戶的大門。

目前，長電科技是大陸唯一能夠做50mm尺寸以上封裝服務的公司，公司已具備60×60mm超大倒裝封裝技術，110×110mm超大封裝項目在研。此外，中芯國際是長電科技的第二大股東，長電科技全面覆蓋所有芯片封裝類型，高通、博通和海思均是其公司客戶。

根據財報顯示，2019年長電科技營收達235.26億元，其中研發投入為9.69億元，占營收的4.12%。

通富微電：強強聯合

作為全球第6大封裝測試公司，截至2019年第三季度，通富微電封裝測試業務在全球的市場份額為5.9%。

通富微電成立于1997年，于2007年在深交所上市，公司前身是南通晶體管廠。

1990年，廠子經營困難，石明達臨危受命擔任廠長，將業務轉向集成電路。到1994年，通富微電建成年封裝1 500萬塊集成電路的生產線。此后，與日本富士通、美國AMD公司合資建廠，憑著過硬的產品，通富微電駛入發展快車道。

2016年，公司收購世界半導體巨頭AMD蘇州和馬來西亞檳城工廠各85%的股權，兩廠擁有領先的封裝倒裝技術，通過收購技術互補，通富微電成功切入高端芯片封裝市場，先進封裝銷售收入占比超7成，而AMD也成為其穩定的第一大客戶。

此外，在客戶資源方面，世界頂尖半導體公司如德州儀器、意法半導體、英飛凌、富士通等均是公司大客戶，國際客戶占比超70%。

通過“內生發展+外延并購”的發展模式，通富微電成功躋身全球封測行業前十之列。

資料顯示，2019年通富微電封裝測試的集成電路多達230億塊，實現營收82.7億元，同比增長14.5%；研發費用約7億元，同比增長20%以上。

華天科技：成本決勝

作為三巨頭之一，華天科技在全球芯片封裝測試領域排行第7。截止到2019年三季度，華天科技全球封測市場占有率為5.4%。

2003年，華天科技成立。同年，公司完成塑封電路加工量9.6億塊，銷售收入1.53億元。

為開拓國際高端客戶，2018年華天科技和華天電子集團以30億元收購馬來西亞Unisem（友尼森）公司75.72%流通股。后者成立于1989年，主營封測業務，擁有高通、科沃、思佳訊等眾多國際知名客戶，2018年銷售收入達14.66億林吉特（約24億元）。此次收購，使得華天科技加快打入國際市場，優化了公司客戶結構。

此外，相比于其他同行業公司，華天科技獨具成本優勢。華天科技工廠地處天水、西安、昆山，動力成本、土地成本、人工成本較低，由此節約了公司管理費用。近5年來，華天科技管理費用占營業收入比例均低于11%。優秀的成本管控讓華天科技在毛利率上略高于其他兩家封測巨頭，是3家封測企業中凈利潤最高的企業。

據年度報告顯示，華天科技2019年共完成集成電路封裝量331.88億只，同比上升24.19%；營收達81.03億元，同比增長13.79%。其中，研發費用為4.02億元，約占營收的5%。

盡管與國際領先廠商相比，我國芯片各環節技術仍存在差距，但不可忽視的是，國內芯片產業鏈正不斷完善。目前對于國內半導體企業而言，可能最需要的仍是耐心。