中國集成電路制造業發展前景展望

滕冉

2019年集成電路制造業銷售額已達到2110.4億元，首次超過2000億元，但增速下降到16.1%，比上年降低了約9.5個百分點

我國集成電路制造業發展現狀

2019年以來，我國12英寸生產線的數量和占比持續增加。從制造產能來看，國內目前12英寸產能約100萬片/月，未來規劃產能超過200萬片/月。從生產線分布來看，國內集成電路生產線主要集中在以上海、江蘇、安徽、浙江為代表的長三角地區，以深圳、廣州為代表的珠三角地區，以北京、天津、大連為代表的京津冀環渤海地區，以武漢、成都、重慶、西安為代表的中西部地區。經過20余年的快速發展，2019年集成電路制造業銷售額已達到2110.4億元，首次超過2000億元，但增速下降到16.1%，比上年降低了約9.5個百分點（圖1）。

一大批重點龍頭企業快速成長并不斷升級。中芯國際是中國大陸具有大規模生產和先進工藝技術的集成電路芯片制造企業，2019年中芯國際在先進制程方面取得突破性進展，第一代14 nm FinFET技術進入量產階段，在2019年第四季度貢獻約1%晶圓營收，第二代FinFET技術平臺持續獲得客戶導入。華虹半導體12英寸生產線建成投產，在嵌入式非易失存儲器、微控制器等領域新平臺研發順利推進，為客戶提供良好的差異化服務。華潤微電子2019年成功過會，成為科創板紅籌上市第一股，公司的制造資源在國內處于領先地位，目前擁有6英寸晶圓制造年產能約為247萬片，8英寸晶圓制造年產能約為133萬片，合計8英寸晶圓270萬片，產能排名全國第三。此外，武漢新芯、上海積塔、方正微電子、晶和集成等企業也都取得不俗成績。

技術發展趨勢及行業特點

集成電路制造業共有兩大特點。

一是生產線及相關研發成本投入巨大。集成電路制造業的研發、生產線建設投資額高居當前電子信息制造業榜首。并且，伴隨制造工藝的提升，制造企業研發、生產成本快速增加。一條月產能3.5萬片的12英寸14 nm制程產線的投資規模近百億美元。在研發方面，以中芯國際為例，公司2017—2019年研發投入分別為35.8億元、44.7億元及47.4億元，占營業收入的比例分別為16.72%、19.42%和21.55%。

二是生產線主體集中，區域分散。集成電路制造企業為充分挖掘資源優勢，將制造工廠分布建設到全球各地。以英特爾公司為例，其制造工廠遍布美國、中國、以色列、愛爾蘭等國家。產能的分散式布局讓英特爾公司能夠充分利用各地優勢資源，有 效 降 低 投 資 和 生 產運 營 成 本 ， 同 時 靠 近下游客戶，增加市場影響力。

未來集成電路制造業將沿著三大趨勢發展。

一是集成電路制造工藝有望延續“摩爾定律”繼續發展。伴隨著晶體管尺寸逐步逼近物理極限，集成電路制造工 藝 研 發 難 度 不 斷 增加 ， 研 發 成 本 快 速 上升。在EUV光刻機等新設備和GAA-FET等新器件結構新工藝的幫助下，全球領先企業技術將繼續遵循“摩爾定律”發展，臺積電、三星、英特爾、中芯國際等企業紛紛發布了未來技術路線圖。

二是半導體產品應用多元化推動了特色工藝制造的蓬勃發展。相較于成熟制程和先進制程，特色工藝不單純追求工藝線寬，更要兼顧各種器件的構造。特色工藝的半導體產品（高壓電路、MEMS傳感器、射頻電路和器件等）的研發是一項綜合性的技術活動，涉及工藝研發與產品設計研發的多個環節。以高壓工藝為例，需要系統地進行工藝平臺建設、器件結構研究、模型參數提取、設計環境建設、線路架構設計、驗證、應用系統研究以及質量評價體系方面的研究工作，才能建立完善的有特色工藝線體系。

三是差異化產品需求助推制造業新路徑發展。隨著5G、物聯網、人工智能等市場的快速發展，整機廠商對芯片的需求變得越發多元，不同應用場景對于芯片計算速度、功耗、成本的要素擁有著差異化的需求。各大研究機構和主要廠商開始探索新的制造路徑。其中，由于使用SOI硅片制造的芯片由于具有更低功耗等優勢，格羅方德、三星等制造企業積極布局SOI市場，FD-SOI、RF-SOI等制造技術正在建立自己的生態圈。集成電路制造工藝正在沿著多種方向進行發展。

我國同國際先進水平的差距

“十三五”期間，我國通過設立國家產業投資基金、加大金融支持力度等方式，加速發展集成電路制造業并突破關鍵裝備和材料的研發，但在先進工藝領域和特色工藝領域與全球先進水平還存在一定差距。在先進工藝領域，我國同國際領先水平存在1—2代的技術差距。2018年，臺積電率先實現7 nm工藝制程的量產，目前臺積電5 nm制程進展順利，預計年內可以進行量產。2018年中芯國際14 nm芯片研發成功，2019年第四季度正式量產。現今，中芯國際正在加速追趕國際先進水平，第二代FinFET技術平臺也將持續客戶導入。在特色工藝領域，特色工藝制造技術工藝種類較多，技術評判不單以工藝制程為準繩，評判標準較為多元。國內擁有特色工藝生產能力的企業包括中芯國際、華力微電子、華虹宏力、華潤微電子、上海積塔等，覆蓋了BCD、MEMS、RF等主要生產工藝。相比于以IDM模式為主的國際特色工藝領先企業，我國特色工藝制造企業仍需提升協同設計、應用的能力，不斷滿足客戶的定制化需求。

我國集成電路制造業發展面臨的機遇與挑戰

我國集成電路制造業發展面臨以下機遇，一是產業融資環境明顯改善，有效緩解企業資金需求。由于企業自身資金有限，建設集成電路制造生產線所需的大額投入成為阻礙企業進行擴產的關鍵阻礙。現今，伴隨著國家成立科創板以及各地產業投資基金的廣泛設立，產業投資基金通過股權投資方式等，可很大程度緩解我國集成電路制造企業的融資問題，我國集成電路制造企業迎來難得的發展機遇。

二是制造代工模式發生轉變，為制造代工企業帶來更加廣闊市場。近30年來，越來越多采用IDM模式發展企業轉型為Fabless、Fablite模式，集成電路產業專業分工模式逐步成為主流發展模式。

由此為專業代工企業在制造增量市場及存量市場提供更廣闊的發展空間。目前我國集成電路制造企業以專業代工為主，專業代工市場的不斷擴大有利于我國集成電路制造企業獲得新市場。

與此同時，我國集成電路制造業發展也面臨挑戰，一是先進工藝制造技術的高昂研發費用，正逐步提高行業進入壁壘技術升級帶來的研發費用高漲已經成為制造企業從事先進工藝研發的最主要障礙。2018年，臺聯電宣布放棄12 nm以下先進工藝研發，格羅方德宣布放棄7 nm工藝研發。現今，從事7 nm及以下工藝研發的企業只剩臺積電、三星、英特爾三家。目前，我國集成電路制造龍頭企業的國際競爭力雖然在快速提升，但規模同臺積電、三星等國際龍頭相比還存在較大的差距。2019年，三星宣布計劃在2030年前投資1160億美元鞏固其半導體巨頭地位。巨大的先進工藝研發費用同樣成為我國集成電路制造企業從事進一步研發的關鍵阻礙。

二是先進工藝研發工程化舉措加劇領軍企業技術進步。目前，臺積電等領先企業采用工程化方式開展先進工藝研發工作，即通過投入更大量人力、物力、財力換取研發速度的提升。以臺積電為例，研發線按照量產標準進行建設，制定產出目標，研發階段產出目標超過5000片/月，已經非常接近量產數據。由此帶來公司研發制造線可以直接通過完全復制的方式導入生產線，大幅提高研發效率。國內企業由于自身營收規模有限，研發投入總額較小，研發制造線無法實現規模化。在實際量產階段還要進行二次研發，技術迭代速度和量產效率落后于國際領先企業。