中芯国际2020年的晋级试炼

今年CES上,Intel和AMD相爱相杀的狗血戏码依然在重复上演,大家依旧喜闻乐见。

在CES展上,AMD公布了基于7nm制程工艺的移动锐龙4000系列处理器,和Intel i9-9900KS五倍性能的3990X线程撕裂者,对Intel展现出了更加咄咄逼人的姿态。

PassMark数据库的统计显示,在一片粉丝“AMD,YES!”狂热的欢呼声中,AMD的CPU市场份额有望在2020年第一季度达到40%,重回14年前的巅峰状态。

对此,Intel的回应让人颇觉惊奇——完全可以说是巍然不动。

Intel表示2020年的工作重心依然在于10nm、10nm+、10nm++的Ice Lake架构和Tiger Lake架构处理器。

Intel这么淡定,自然有Intel自己的底气,目前桌面级CPU市场上最畅销的,依然是基于14nm制程工艺的Intel酷睿9代处理器。不管是因为信仰加成,还是Intel营销确实做得好,总之从市场表现看,消费者对14nm的CPU依然可以欣然接受。

近日出现一条突如其来的好消息,中芯国际在其官网援引报道作为14nm官宣:位于浦东张江哈雷路上的中芯南方集成电路制造有限公司(中芯南方厂)内,一颗颗芯片正“新鲜出炉”,“新”在于芯片生产线是国内首条14nm生产线。从Intel的表现来看,中芯国际的14nm生产线建成市场价值应该很高。

并且根据2014年发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》:到2020年,16/14nm工艺要实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。

这意味着,中芯国际提前一年完成了国家赋予的重任。而中芯国际能做出如此成绩,绝不是凭借侥幸。

中芯国际实现“新”突破绝非侥幸

2020年将是梁孟松加入中芯国际,担任联席CEO的第三年。而中芯国际14nm制程工艺的突破,与梁孟松的效力是紧密相关的。

梁孟松曾带领台积电率先突破28nm制程工艺的难关,恰好迎上了移动互联网爆炸性的芯片需求增长。2011年之后,苹果A系列和高通骁龙系列的订单源源不绝涌向台积电,而订单的增长,带来的是营收利润的直线上涨。

移动互联网时代的硬件红利,让台积电的股价从不到10美元涨到了如今的60多美元,市值从600多亿美元涨到了如今的3000多亿美元,这个表现已经远远超过了制霸半导体30多年的Intel,成为半导体产业界市值最高的公司。

之后,梁孟松又以研发部总经理、圆晶代工副总的身份加入了三星半导体。在他加入三星之后,三星在2015年早于台积电达成了14nm技术成就,并借此获得了代工苹果A9芯片的订单。

也就是说,梁孟松用十几年时间,为台积电的半导体霸业奠定了坚实的基础,又用4年时间带领三星赶上甚至超越了台积电的制程工艺,改变了世界半导体产业的格局。

如今梁孟松加入中芯国际已经两年多,顺利带领中芯国际突破了14nm的重要门槛。梁孟松不负盛名,当然,功劳并不只属于梁孟松。

据悉,在梁孟松加盟中芯国际之后,员工每天都要加班8个小时,每天工作15、16个小时,上班之前将手机先交出来,下班之后才收回,日常都是在加班加点的赶进程,处理产品线的问题。

梁孟松表示,这种高强度的工作方式并不是中芯国际所独有的,是整个芯片代工行业的常态,可以说先进的制程都是通过加班加点突破出来的,台积电与三星同样也是三班倒才能研发出最新制程的。

无论如何,中芯国际一万多名员工的辛劳和汗水,才是作出实际成绩的基础,他们的贡献同样不容忽视。

除此之外,中芯国际2018年向ASML耗资1．2亿美元订购的EUV设备(极紫外线光刻机)在2019年初顺利交付,也为中芯国际的14nm生产线建设奠定了重要的物理基础。

据ASML官网介绍,这台价值1．2亿美元的设备,能够支持精细到5nm工艺节点的批量生产,拥有每小时155片的300mm尺寸晶圆雕刻能力。

在顶尖光刻设备的加持之下,可以想见,中芯国际距离12nm、10nm甚至7nm的时代也不会太遥远。

14nm会像28nm那样再次迟到吗?

很多人可能会联想到中芯国际28nm时代的遭遇,从而对这次14nm生产线建成的实际作用有所担忧,其实大可不必如此担忧。

2015年三星和台积电突破14nm制程工艺,当时中芯国际才刚刚突破28nm。自从2016年底开始量产之后,28nm带来的营收不足,一直是中芯国际的一大心病。2017年,28nm订单占到中芯国际全年销售额的8%,但是到2018年,28nm订单占比反而下降至6%。

出现这个窘境的根由其实非常浅显,简单说就是其他IC晶圆厂一直都在开足马力生产28nm制程工艺芯片,认真算起来,中芯国际2017年才开始大规模接受28nm订单,入场太晚,所以未能取得太多的市场份额。

到2018年,成熟的28nm制程已经开始产能过剩。在2018年第三季度,台积电表示28nm工艺的利用率已经跌到了90%,第四季度又下滑了10%左右。这时28nm的市场主流地位已经开始渐渐让渡给14nm。

归根结底,中芯国际在28nm市场上,迟到的实在太严重。

表面看起来,中芯国际14nm同样迟到的很严重,甚至和28nm同出一辙。2011年台积电28nm实现量产,一年后三星也达到了28nm量产的门槛,中芯国际2015年才实现28nm的突破,2016年底投入量产,算起来比台积电晚了5年。

2015年,三星和台积电相继实现14nm量产,中芯国际前几天14nm生产线才正式投产,这个差距,好像仍是5年。

从这个角度上看,对中芯国际14nm实际意义的担忧好像不无道理,但是现实情况发展,不能完全按经验来判断。

14nm正当时

中芯国际14nm制程工艺的营收贡献,绝对会远远超过28nm。原因在以下三点:

首先,目前世界主流依然还处在14nm时代。

在当前的全球半导体市场中,28nm已经产能过剩,7nm制程只用于智能手机和部分PC等小范围的尖端设备中,居于两者之间的14nm制程才是真正的中坚力量,承载着市场上绝大多数中高端芯片的制造。特别是在工业、汽车、物联网等行业,拥有庞大的市场空间。从产品线看,中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造领域仍然存在着广泛的应用空间。

其次,14nm依然还是全球顶级IC顶级厂商的主要收入来源。

台积电继续在2018年率先实现7nm量产,让台积电的市场份额持续上涨,市场支配地位日益稳固。但在事实上,台积电的14/16nm制程依然是其营收的主要来源,目前约占总营收的25%,三星的情况与之类似。

另外,14nm明显仍旧是Intel的命根子。Intel早在2014年就实现了14nm的量产,比三星和台积电都还要在早上一年,如今14nm的Intel处理器依然在桌面处理器市场中备受追捧。2020年Intel除了会逐步扩大10nm产能之外,还将在全球各地的主要晶圆厂扩大14nm产能。

从这些厂家目前的策略和产能来看,7nm取代14nm,绝对不会像14nm取代28nm那么快。

最重要的是,14nm以下工艺制程的成本太高。

在2018年格罗方德和台联电就相继发布公告称,将会放弃对14nm以下的制程工艺做更多的投入。原因其实一致,都是因为14nm以下的制程工艺对于晶圆代工场来说成本太高。

之前提到中芯国际向ASML耗资1．2亿美元订购的EUV设备,而光刻机只是晶圆制造刻蚀机、光刻机、薄膜沉设备、CMP设备、检测设备等众多关键设备中的一个。除了设备之外,高标准的工厂建设、人才薪资、生产耗材等每一项都耗资不菲。

高成本不仅是针对晶圆生产,对于芯片设计厂商来说,14nm以下工艺制程的成本门槛同样非常可怕,有报告显示光是7nm的芯片研发就要3亿美元投资起步,而5nm要5．42亿美元。

目前台积电7nm的主要客户只有苹果、华为海思、高通、联发科以及AMD5家而已,明确表示转向更先进5nm制程的更是只有苹果和华为海思两家。

实际上每向摩尔定律的极限逼近一步,要投入的资金都会会成倍提升。这种烧钱游戏中能坚持下来的公司越来越少,属于自然合理的结果。

资本市场的宽容和支持

对于中芯国际14nm生产线的建成,市场的反应可以说非常积极。

实际上从中芯国际在2018Q4财报中宣布第一代FinFET 14nm技术进入客户验证阶段后,投资者们对中芯国际14nm制程工艺的关注度就始终很高。原因嘛,可能贸易摩擦不无关系。

总之从2019年开始,中芯国际的股价上涨就进入了快车道,并且无论中芯国际的财务表现好不好,股市的上升拉力都始终很强。

最明显的表现是在2019年8月29日,中芯国际发布2019年中报,财报显示,在2019年上半年,中芯国际实现总营收100．36亿元,毛利润18．78亿元,营收和毛利润同比分别下降12%、35%。净利润出现了2013年以来的首次亏损,亏损额为989．96万元。

但是中报公布以后,在2019年9月初,中芯国际的股价一直在稳步上涨,到9月中旬中芯国际遭遭北京紫光资管减持1010万股,股价的上涨势头才有所受挫,不过之后又很快恢复了上涨势头。

这样的特殊待遇,在任何金融市场中都是非常罕见的,尤其是在机构扎堆的港股市场中,真的可以算是集万千宠爱于一身。

对于这样的待遇,2018年7月上市之前扬言要让股东赚一倍,上市之后“跌跌不休”,到2019年8月股价已经惨遭腰斩的小米,羡慕得眼睛都要发绿。

这几天,除了14nm生产线建成之外,中芯国际开始承接华为海思14nm订单的好消息算是火上浇油,彻底点燃了市场的激情。中芯国际(00981．hk)股价1月15日大涨5．57%,16日再涨6．11%,以15．28港元收盘,创下了2005年9月至今,15年来的最高纪录。

总体来看,中芯国际2019年股价累计上涨74．3%,2020年开年未满一个月,股价已经上涨了30%左右,多家机构维持买入评级,股市形势看起来一片大好。

外部环境不容乐观

当然,中芯国际面临的外部形势是非常复杂的,大环境远不像股市表现那么乐观。

2019年5月24日晚,中芯国际在港交所发布公告称,已于美国东部时间2019年5月24日通知纽约证券交易所,中芯国际将根据修订后的1934年《美国证券交易法》,申请将公司的美国存托股(ADS)从纽约证券交易所自愿退市,并注销这些ADS和相关普通股的注册。简单说就是中芯国际决定主动从纽交所所退市。

中芯国际宣称,退市主要是因为在美股一直都没融到多少钱。但考虑到当时美国对多家中国高科技企业进行技术禁运,并不断扩大制裁范围的大背景,中芯国际退出美股的动机,其实不言自明。

中芯国际主动从美股退市,美国却要主动追击。

实际上根据路透社报道,美国对中芯国际的阻击很早之间就展开了。

两名知情人士对路透社表示,美国的行动始于2018年,当时荷兰政府向ASML颁发许可证,允许其向中国客户出售其最先进的设备。在接下来的几个月里,美国官员研究了是否可以彻底阻止这笔交易,并与荷兰官员举行了至少四轮会谈。

路透社称2019年7月18日,美国对于该行为的努力达到了顶峰,这正是中芯国际在美股退市的两个月之后。据报道,美国向荷兰总理吕特提供了一份情报报告,内容涉及中国收购ASML技术的潜在影响。

一位熟悉此事的美国前政府官员称,美国施加的压力似乎起作用了。在白宫访问后不久,荷兰政府决定不续签ASML的出口许可证,一台价值1．5亿美元的机器因此并未交付给中芯国际。不过,无论有无EUV许可证,ASML都希望向中国出售设备,以增加ASML2020年在中国的销量。

可惜事情的最终走向,并不由ASML或者中芯国际决定。作为7nm及以下先进工艺的关键设备,美国卡住ASML提供的EUV,就等于扼住了中芯国际的咽喉。

中国半导体产业的好机会

在业内人士看来,上海微电子自己生产的国产光刻机,只能用于90nm制程的芯片制造,EUV技术是人类科学史上的奇迹,短期国内在光刻机领域实现突破的可能性几乎为0。

但也用不着丧气,从长远看,摩尔定律已经逼近物理极限,整个集成电路产业体系都面临着重新洗牌的契机。

何况近日中国科学院也传来了好消息,微电子研究所在垂直纳米环栅晶体管器件和关键工艺上,已经实现了重大科研突破。而垂直纳米环栅晶体管,是集成电路2纳米及以下技术代的主要候选器件。

从更现实一点的层面考虑,除了中芯国际外,华虹半导体也在近日宣布,集团14nm FinFET工艺全线贯通,SRAM良率超过25%,2020年将快速推进。不依赖ASML的EUV,单纯靠FinFET工艺,晶圆厂也可以把14nm的芯片做的很扎实,Intel已经就这一点作出了完美的示范。

所以在包括2020年的近几年内,国内晶圆代工厂两大巨头应该可以分工合作,中芯国际不断承接国内14nm制程工艺的订单,同时培养市场,华虹努力实现14nm量产,进一步满足国内芯片需求。

中芯国际目前已经开始了12nm的客户导入,下一阶段很有可能会直接跳过10nm,直接向7nm冲刺,逐步满足最尖端的需求。

对于国内IC晶圆厂,尤其是对中芯国际来说,2020年的机遇前所未见。

根据海关总署统计数据显示,2018年我国集成电路进口数量为4175．69亿块,进口金额为3120．78亿美元,2019年1-11月中国集成电路进口量达到4005．18亿个,进口金额达到2778．62亿美,依然占到全球集成电路销量的2/3。

也就是说,近两年我国每年花在集成电路进口上的支出都会高达2万亿元左右。

并且,2019年5G芯片和AI芯片的需求在逐步成长,一大批5G芯片和AI芯片都涌现出来,包括寒武纪的思元220和百度的昆仑AI芯片等,思元使用台积电的16nm工艺,昆仑AI芯片使用三星的14nm工艺,2020年这两类芯片的需求当然会进一步爆发,届时类似的订单完全就可以交给中芯国际。

实际上,只要中芯国际和华虹在高端芯片制造上质量能过关,以国内的需求缺口和持续爆发的需求增长来说,生产出来多少芯片,就能卖掉多少芯片。

而上游的芯片设计厂商,包括华为海思、阿里平头哥,中国大陆诞生的芯片设计厂商已经有1300多家,除了华为海思的麒麟高端系列之外,其他芯片的制程工艺要求基本都不会超过7nm,包括阿里2019年7月25日发布的最强RISC-V芯片玄铁910,同样也是基于12nm制程工艺,而最近中芯国际的12nm制程工艺已经进入了客户导入阶段。

总之,中芯国际在先进制程工艺上的突破,从各种角度来看都正当其时。这是中芯国际的好机会,也是中国半导体产业发展的好机会。

2020年中芯国际的发展虽然面临着不小的外部威胁,但也迎合了中国半导体产业整体昂扬向上,蓬勃发展的旺盛需求,中芯国际度过这一关更进一步,其实算不上艰难。