你真的了解中芯国际?|半导体行业观察

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晶圆代工厂是半导体产业链的重要组成部分,这也是我国台湾和欧美企业所擅长的领域,但在中芯国际等企业的努力下,中国大陆的代工产业也有了很长足的进步。在此我们通过天风电子的这份报告,给大家展现一个完整的中芯国际。


世界领先的集成电路晶圆代工企业


中芯国际是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业。中芯国际向全球客户提供0.35微米到28纳米晶圆代工与技术服务,包括逻辑芯片,混合信号/射频收发芯片,耐高压芯片,系统芯片,闪存芯片,EEPROM芯片,图像传感器芯片及LCoS微型显示器芯片,电源管理,微型机电系统等。


2004年公司在港交所和纳斯达克完成上市。另外,公司拥有多样化的实验室和工具,可用于化学和原材料分析、产品失效分析、良率改进、可靠性检验与监控,以及设备校准等。在整个制作过程及从研发到量产的全程服务中,中芯整合了全面的品质与控制系统。


中芯国际的发展历程

公司是一家全球性半导体厂商,目前拥有多家全球化的制造和服务基地。公司成立于2000年,总部位于上海,晶圆厂主要设在大陆。此外,中芯国际在美国、欧洲、日本和台湾地区设立营销办事处、提供客户服务,同时在香港设立了代表处。


中芯国际在全球的制造和服务基地


公司主营业务多元化、客户优质、应用广泛。从制程节点看,40nm以上成熟工艺占绝大多数;从客户构成来看,一半以上客户来自中国大陆地区,公司前10大客户,5家来自中国,3家来自美国,2家来自欧洲;从应用产品来分,通讯类产品占半壁江山,第二位是消费类产品。


公司现在拥有高产能利用率+持续扩产,其产能利用率维持高位。自2015-2016年期间,公司产能利用率一直维持较高水平。2011-2016年期间,公司产能利用率远高于行业产能利用率,其中2015年期间公司满产运行,较14Q1年上升16 %。


而扩产还在继续。2015年10月,中芯国际连续宣布新厂投资计划,在上海和深圳分别新建一条12英寸生产线,天津的8英寸生产线产能预计将从4.5万片/月扩大至15万片/月,成为全球单体最大的8英寸生产线,未来中芯国际将联合创新,带动中国半导体产业链的发展稳步前进。产品结构上移叠加产能利用率持续高位有望进一步提升公司的盈利水平。


对中芯国际来说, 正处于最好的时代,营收净利润持续放大,毛利净利改善 。公司2016年销售额增至29.2亿美元,比2015年大增31%,市占率提升1个百分点至6%。2011年以来,中芯国际营收从12.2亿美元大幅增长至2016年的29.21亿美元,以19%的年复合增长率快速增长,表现出强大的增长趋势。我们判断中芯国际现在处于一个最好的时间点,营收规模逐渐扩大,在毛利率也持续上升的水准下,给投资者带来持续的正回报。


中芯国际2002到2015业绩


盈利能力逐步增强。公司盈利拐点出现后的2012-2015期间的毛利率保持上行态势,证明公司的盈利能力正在逐步增强。同时,公司的净利润每年持续上升,给股东的“赚钱 ”能力正在变强。

中芯国际2012到2015的毛利率和净利率


专注成熟工艺开发,剑指世界第二


目前的中芯国际设计产能大陆第一,以45nm以上成熟工艺为主。中芯国际现有3座12寸晶圆厂,4座8寸晶圆厂,合计约当于8寸设计产能为486K/月,其中45nm以上的成熟工艺产能为362K/月,占总产能比重为75%。


中芯在上海建有一座300mm晶圆厂和一座200mm晶圆厂;在北京建有一座300mm晶圆厂和一座控股的300mm先进制程晶圆厂;在天津和深圳各建有一座200mm晶圆厂;在江阴有一座控股的300mm凸块加工合资厂;在意大利有一座控股的200mm晶圆厂。


中芯国际各厂产能分布


对比台积电,中芯国际更专注于成熟工艺的开发。台积电的成熟工艺占总产能的比重为55%,而中芯国际则高达86%。对比2016年中芯国际和台积电的产能,台积电的总产能是中芯国际总产能的5倍,而成熟工艺方面,台积电产能是中芯国际的3.5倍。


中芯国际和台积电差能对比


从技术路径上来看,未来半导体产品的发展会将分化为More Moore和More than Moore两条路线。


More Moore是纵向发展的路径,要求芯片不断的遵从摩尔定律,不断往比例缩小制程的路径上走。需要满足摩尔定律的芯片,主要以数字芯片为主,包括AP\CPU\存储芯片等。在制程上,需要最先进的节点来满足性能要求。目前最先进的逻辑芯片代工制程是16/14nm,供应商为台积电,客户有高通,苹果,英伟达等客户。产品占到了50%左右的市场。


More than Moore是横向发展的路线,芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方面,转向更加务实的满足市场的需求。这方面的产品包括了模拟/RF器件,无源器件、电源管理器件等,大约占到了剩下的那50%市场。这其中的代工供应商有中芯国际,台联电,台积电等。


摩尔定律路径


然而,时至今日,摩尔定律正在逐渐失效。半导体的技术发展也似乎走到了一个十字路口。行业的发展不会再像之前那样似乎还能按照摩尔定律的节奏继续往下走。按照2015年最新的国际半导体技术路线图给出的预测,半导体技术在10nm之后将会逐步停滞。

摩尔定律走向极限


同时,摩尔定律的经济效应也不再明显,原因是因为:追求摩尔定律要求复杂的制造工艺,该工艺高昂的成本超过了由此带来的成本节约。新工艺越来越难,投资额越来越大,下图可见,目前建一个最新制程的半导体工厂成本达120亿美元之多,而赚回投资额的时间将会很漫长。

最新制造的Fab成本


具体到每个晶体管的制造成本,起初随着摩尔定律的发展,制程的进步会带来成本的下降,从130nm-28nm,每个晶体管的制造成本相对上一代都有下降。但是,下降的幅度在收窄。到了20nm以后,成本开始逐步提高。这也意味着,发展先进制程在成本方面不再具有优势。


制程成本比较


显而易见,在先进制程制造成本不断攀升,发展先进制程也不再具有成本优势的情况下,晶圆制造会越来越垄断地集中在几家手上。也只有巨头才能不断地研发推动技术的向前发展。拥有20nm代工能力的厂家,只有台积电、三星、Intel等寥寥几家。在晶圆制造方面,集中度越来越高。


晶圆制造寡头垄断


中芯国际已经构建相对完整的代工制造平台。从工艺技术角度看,中芯国际引入了8代工艺技术,分别是28nm、40nm、65/55nm先进逻辑技术;90nm、0.13/0.11μm、0.18μm、0.25μm、0.35μm成熟逻辑技术以及非挥发性存储器、模拟/电源管理、LCD驱动IC、CMOS微电子机械系统等产品线。特别是在28nm工艺上,中芯国际现在仍是中国大陆唯一能够为客户提供28nm制程服务的纯晶圆代工厂。此外,对于更先进的14nm工艺制程,中芯国际也一直在持续开发。


2014到2015各工艺制程收入占比


成熟工艺,中芯国际的护城河


成熟制程制程是指90nm, 0.13/0.11µm, 0.18µm, 0.25µm, 0.35µm以及公司独有的SPOCULL。2015Q1-2016Q2年期间,成熟逻辑技术业务收入占比55%以上,是公司主要业务来源,为公司业绩提供了安全边际。


成熟逻辑制程收入占比


现在的成熟逻辑技术包括了90nm, 0.13/0.11µm, 0.18µm, 0.25µm, 0.35µm,我们来看一下中芯在上面的布局。


1)90nm


中芯国际的300毫米晶圆厂已有多个90纳米工艺的产品进入大规模的生产,中芯国际拥有丰富的制程开发经验,可向全球客户提供先进的90纳米技术。中芯90纳米制程采用Low-k材质的铜互连技术,生产高性能的元器件。


利用先进的12英寸生产线进行90纳米工艺的生产能确保成本的优化,为客户未来技术的提升提供附加的资源。同时,中芯90纳米技术可以满足多种应用产品如无线电话,数字电视,机顶盒,移动电视,个人多媒体产品,无线网络接入及个人计算机应用芯片等对低能耗,卓越性能及高集成度的要求,此外,中芯国际的90纳米技术可以为客户量身定做,达到各种设计要求,包括高速,低耗,混合信号,射频以及嵌入式和系统集成等方案。


在90纳米技术上,中芯国际向客户提供生产优化的方案,以期竭尽所能地为客户产品的性能的提升,良率的改善和可靠性的保证提供帮助。对于90纳米相关的单元库,IP及输入/输出接口等可通过中芯国际的合作伙伴获得。

2)0.13/0.11µm


中芯国际的0.13微米制程采用全铜制程技术,从而在达到高性能设备的同时,实现成本的优化。中芯国际的0.13微米技术工艺使用8层金属层宽度仅为80纳米的门电路,能够制作核心电压为1.2V以及输入/输出电压为2.5V或3.3V的组件。中芯国际的高速、低电压和低漏电制程产品已在广泛生产中。中芯国际通过标准单元库供应伙伴,提供0.13微米的单元库,内存编译器,输入输出接口和模拟IP。


0.13/0.11µm性能优异。和0.15微米器件的制程技术相比,中芯国际的0.13微米工艺能使芯片面积缩小25%以上,性能提高约30%。与0.18微米制程技术比较,芯片面积更可缩小超过50%,而其性能也提高超过50%。

3)0.18µm


中芯的0.18微米为消费性、通讯和计算机等多种产品应用提供了在速度、功耗、密度及成本方面的最佳选择。此外,它也在嵌入式内存、混合信号及CMOS射频电路等应用方面为客户提供灵活性的解决方案及模拟。此工艺采用1P6M(铝)制程,特点是每平方毫米的多晶硅门电路集成度高达100,000门以及有1.8V、3.3V和5V三种不同电压,供客户选择。中芯国际在0.18微米技术节点上可提供低成本、经验证的智能卡、消费电子产品以及其它广泛的应用类产品。


公司的 0.18微米工艺技术包括逻辑、混合信号/射频、高压、BCD、电可擦除只读存储器以及一次可编程技术等。这些技术均有广泛的单元库和智能模块支持。目前0.18um工艺产品仍然是公司业务收入的主体来源。


0.18um工艺产品收入占比


4) 0.25µm


中芯国际的0.25微米技术能实现芯片的高性能和低功率,适用于高端图形处理器、微处理器、通讯及计算机数据处理芯片。中芯国际同时提供0.25微米逻辑电路和3.3V和5V应用的混合信号/CMOS射频电路。

5)0.35µm


中芯提供成本优化及通过验证的0.35微米工艺解决方案,可应用于智能卡、消费性产品以及其它多个领域。中芯国际的0.35微米制程技术包括逻辑电路,混合信号/CMOS射频电路、高压电路、BCD、 EEPROM和OTP芯片。这些技术均有广泛的单元库和智能模块支持。

3.2.2. SPOCULL


SPOCULLTM是中芯国际的一种特殊工艺技术。SPOCULLTM中包括两个工艺平台: 95HV和95ULP。95HV主要是支持显示驱动芯片相关的应用,而95ULP主要支持物联网相关方面的应用。The SPOCULLTM技术提供了在8寸半导体代工技术中最高的器件库密度和最小的SRAM。同时SPOCULLTM技术还具有极低的漏电流,低功耗和低寄生电容的优秀的半导体晶体管特性。

SPOCULLTM工艺平台和技术


另外,中芯国际还有65/55nm工艺,这种融合高性能低功耗、仍是主力工艺平台。


中芯国际65纳米/55纳米逻辑技术具有高性能,节能的优势,并实现先进技术成本的优化及设计成功的可能性。65/55nm仍然是主力工艺平台、2014-2015年收入占比均维持在24%。 65/55nm技术工艺元件选择包含低漏电和超低功耗技术平台。此两种技术平台都提供三种阈值电压的元件以及输入/输出电压为1.8V, 2.5V和 3.3V的元件,而形成一个弹性的制程设计平台。此技术的设计规则、规格及SPICE模型已完备。55纳米低漏电/超低功耗技术和65纳米低漏电技术重要的单元库已完备。


中芯国际65nm/55nm技术平台进展和规划


中芯国际65纳米/55纳米射频/物联网的知识产权组合能够支持无线局域网、全球定位系统、蓝牙、近距离无线通讯和ZigBee有关的产品应用。特别是已有的嵌入式闪存和射频技术,使中芯国际55纳米无线解决方案能很好的符合与物联网有关的无线连接需求。

65nm/55nm无线连接知识产权组合


28nm需求强劲,中芯增长的重要动力


我们也知道,推动集成电路前进的主要动力之一是光刻工艺尺寸的缩小。目前28nm采用的是193nm的浸液式方法,当尺寸缩小到22/20nm时,传统的光刻技术已无能为力,必须采用辅助的两次图形曝光技术,然而这样会增加掩模工艺次数,从而导致成本增加和工艺循环周期的扩大,这就造成了20/22nm无论从设计还是生产成本上一直无法实现很好的控制,其成本约为28nm工艺成本的1.5-2倍左右。因此,综合技术和成本等各方面因素,28nm将成为未来很长一段时间类的关键工艺节点。


28nm制程工艺主要分为多晶硅栅+氮氧化硅绝缘层栅极结构工艺(Poly/SiON)和金属栅极+高介电常数绝缘层(High-k)栅结构工艺(HKMG工艺)。Poly/SiON工艺的特点是成本地,工艺简单,适合对性能要求不高的手机和移动设备。HKMG的优点是大幅减小漏电流,降低晶体管的关键尺寸从而提升性能,但是工艺相对复杂,成本与Poly/SiON工艺相比较高。


截止2016年底,台积电是目前全球28nm市场的最大企业,产能达到155000片/月,占整个28nm代工市场产能的62%;三星,GlobalFoundry,联电的产能分别达到了30000片/月,40000片/月和20000片/月。从供应端来看,全球28nm的产能供给为25万片/月。

28nm产能占比


从需求端来看,随着28nm工艺的成熟,市场需求呈现快速增长的态势。从2012年的91.3万片/年到2014年的294.5万片/年,年CAGR达79.6%,并且将延续到2017年。根据赛迪顾问统计,2012-2020年28nm市场需求如下。

28nm产能需求(万片/年)


28nm的市场需求仍然保持强劲,2017年的市场需求为38.6万片/月,而以台积电,联电等为首的供给端为25万片/月,有接近13.6万片/月的供给-需求错配,对于中芯国际等国内制造商来说,潜在的市场空间很大。


从应用端来看,28nm工艺目前主要应用领域仍然为手机应用处理器和基带。2017年之后,28nm工艺虽然在手机领域的应用有所下降,但在其他多个领域的应用则迅速增加,目前能看到的应用领域有OTT盒子和智能电视领域。在2019-2020年,混合信号产品和图像传感器芯片也将规模使用28nm工艺。


目前28nm应用主要以手机处理器和基带为主


在28nm上,明年来看,市场需求和供给之间有13.6万片/月左右的错配,因此,这个gap中芯国际就有可能来填上。主要逻辑是台积电、三星和GF都在比拼先进制程,并没有在28nm上扩产的计划。,市场需求转好的时候,二线晶圆代工厂的产能利用率将随着台积电的产能满载而持续走高,因此很多IC设计厂商开始接触中芯国际寻求调配产能分散风险。在28nm上,中芯国际主要竞争对手为联电。


一座晶圆厂的投资,必须达到4万片的产能,产能利用率75%,才能盈亏平衡。


中芯国际是中国大陆第一家提供28纳米先进工艺制程的纯晶圆代工企业。中芯国际的28纳米技术是业界主流技术,包含传统的多晶硅(PolySiON)和后闸极的高介电常数金属闸极(HKMG)制程。中芯国际28纳米技术于2013年第四季度推出,现已成功进入多项目晶圆(MPW)阶段,可依照客户需求提供28纳米PolySiON和HKMG制程服务。


来自中芯国际设计服务团队以及多家第三方IP合作伙伴的100多项IP,可为全球集成电路(IC)设计商提供多种项目服务,目前已有多家客户对中芯国际28纳米制程表示兴趣。28纳米工艺制程主要应用于智能手机、平板电脑、电视、机顶盒和互联网等移动计算及消费电子产品领域。中芯国际28纳米技术可为客户提供高性能应用处理器、移动基带及无线互联芯片制造。


我们在这里要讨论28nm给中芯国际带来的业绩增长弹性。我们认为,28nm在市场需求和供给错配的情况下,将是未来中芯国际业绩增长弹性的主要推手。


目前中芯国际在28nm上的产能为1.7万片/月,其中北京厂产能为1万片/月,上海厂产能为7000片/月。在工艺技术方面,向客户提供包括28nm多晶硅(PolySiON)和28nm高介电常数金属闸极(HKMG)在内的多项代工服务。主要客户有高通等。


从营收角度来看,2016年28nm工艺营收占总体营收的比重为1%左右,体量还非常小。


我们预计未来3年28nm产能的情况将实现快速的增长,从2016年的1.7万片/月,到2018年的6万片/月,CAGR为88%。以2018年的产能来计算,28nm全年营收为10.8亿美元,预计将占到全年营收的30%。


中芯国际28nm产能(万片/月)


布局新技术,未来的成长来源


现在的中芯国际也正在新技术上进行研发。如启动14nm研发,预计2018年投入风险性试产,突破国际技术封锁,自力更生寻出路。


目前一代的FinFET工艺中,TSMC是16nm节点,三星、Intel各自开发了14nm FinFET工艺,GlobalFoundries则使用了三星的14nm工艺授权。由于受到出口限制,中国只能选择自己开发,15年中比利时国王访华时,华为、高通、中芯国际及比利时微电子中心宣布合作开发14nm工艺,中芯国际现在建设的12英寸晶圆厂就是为此准备的,预计最早2018年投入风险性试产。


上海的12英寸晶圆厂不止会上14nm工艺,未来还会升级10nm以及7nm工艺。


台积电、三星和中芯国际制程概况


2016年四季,公司宣布在上海开工建设新的12英寸晶圆厂,投资超过675亿人民币,明年底正式建成,这座工厂将使用14nm工艺,这是中芯国际最先进、同时也是国内最先进的制造工艺。新的12吋生产线项目预计总投资超过100亿美元,将通过合资方式建设未来每个月可容纳7万片的产能规模。公司董事表示,在加速研发过程中,力争在2018年底实现突破。


另外,45/40nm进军PRAM存储,蚕食三星份额。


中芯国际是中国大陆第一家提供40纳米技术的晶圆厂。40纳米标准逻辑制程提供低漏电(LL)器件平台,核心组件电压1.1V,涵盖三种不同阈值电压,以及输入/输出组件 2.5V电压(超载 3.3V, 低载1.8V)以满足不同的设计要求。40纳米逻辑制程结合了最先进的浸入式光刻技术,应力技术,超浅结技术以及超低介电常数介质。此技术实现了高性能和低功耗的完美融合,适用于所有高性能和低功率的应用,如手机基带及应用处理器,平板电脑多媒体应用处理器,高清晰视频处理器以及其它消费和通信设备芯片。


40nm工艺组件选择


携手Crossbar,进入PRAM存储领域。公司与阻变式存储器(RRAM)技术领导者Crossbar,共同宣布双方就非易失性RRAM开发与制造达成战略合作协议。作为双方合作的一部分,中芯国际与Crossbar已签订一份代工协议,基于中芯国际40纳米CMOS制造工艺,提供阻变式存储器组件。这将帮助客户将低延时、高性能和低功耗嵌入式RRAM存储器组件整合入MCU及SoC等器件,以应对物联网、可穿戴设备、平板电脑、消费电子、工业及汽车电子市场需求。


价格竞争加剧和固定资产加速折旧,2017年营收占比预降1-2%。我们估计在2017/18年,45 / 40nm将占销售额的24%/ 24%。由于价格竞争激烈和固定资产的加速折旧,我们预计2017年45 / 40nm工艺将同比下降1-2个百分点。2017/18年 45 / 40nm产能的减少将转化为28nm产能增加。


重视技术落地,应用领域不断拓宽


中芯国际精通技术移植的应用、多领域解决方案陆续推出。该公司同行专注于在先进的数字逻辑部分的竞争,而中芯国际的战略是有选择的研发突破并领导相应细分领域技术,同时坚持投资先进的数字逻辑技术。公司将其制程工艺广泛应用于CMOS图像传感器 (CIS)、多元化eNVM技术平台、IoT Solutions、混合信号/射频工艺技术、面板驱动芯片(DDIC)、CMOS 微电子机械系统以及非易失性存储器等领域。公司通过陆续推出新技术,巩固已有市场份额,同时获得新的市场份额。


技术移植的应用


陆续推出新的应用产品


1)CMOS图像传感器 (CIS)


CMOS图像传感器产业保持高速增长。在移动设备和汽车应用的驱动下,2015年~2021年,CMOS图像传感器(CIS)产业的复合年增长率为10.4%,预计市场规模将从2015年的103亿美元增长到2021年的188亿美元。运动相机似乎已经达到市场上限,但是新的应用,如无人机、机器人、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)等,正促使CMOS图像传感器市场焕发新的生机。


与此同时,汽车摄像头市场已经成为CMOS图像传感器的一个重要增长领域。先进驾驶辅助系统(ADAS)的发展趋势进一步提高对传感器供应商的压力,以提升其传感技术能力。图像分析是新兴需求,并且人工智能的早期应用正吸引众人的目光。预计2015年-2021年,汽车CMOS图像传感器市场的复合年增长率将高达23%。因此,我们认为2021年之前,全球CMOS图像传感器的市场增长不会出现放缓的趋势。公司作为CMOS头像传感器晶圆制造企业,是产业的关键节点,未来将受益于行业增长,分享行业红利。


中芯国际的CMOS图像传感器增长状况


公司拥有十年以上在CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor, CIS)的制造经验。目前,中芯国际为客户提供1.75微米/1.4微米像素尺寸的背面照射和1.75微米像素尺寸的正面照射技术。同时我们也可以为客户提供从晶片、 彩色滤光片、微透镜到封装测试的一站式服务。


公司已于2016年成功开发0.11微米CMOS 图像传感器(CIS)工艺技术,在此工艺下生产的 CIS 器件,其分辨率、暗光噪声和相对照度都将得到增强。


公司在中国提供完整的 CIS 代工服务,基于其丰富的领域经验,该0.11微米 CIS 技术能力可以为客户提供除0.15,0.18微米以外领先的解决方案及有竞争力的成本优势。该高度集成、高密度 CIS 解决方案,同时适用于铝和铜后端金属化工艺,可广泛应用于摄像手机、个人电脑、工业和安全市场等领域。公司在该技术领域已经开始进入试生产阶段,未来几个月后也将在其200和300毫米芯片生产线上实现商业化生产。

2)推出多元化eNVM技术平台


公司早在2013年推出多元化嵌入式非挥发性记忆体(eNVM)平台。目前公司拥有公认的制造能力,可以提供具有成本竞争力的嵌入式非挥发性记忆体平台。公司提供了完整的嵌入式非挥发性存储技术与广泛IP支持,可应用于智能卡、MCU和物联网应用。这些嵌入式非挥发性存储技术提供高性能,低功耗与卓越的耐久性和资料保存性能。


这些工艺可提供客户制造出具有成本效益,低功耗,高可靠性的产品,和更具经济效益的解决方案。包括OTP、MTP、0.18微米和0.13微米(µm)eEEPROM(嵌入式EEPROM)技术和0.13微米低功耗(LL)的嵌入式闪存(eFlash)技术,以及正在进行的新型非挥发性存储技术,如相变化存储技术、阻变式存储技术和磁阻式存储技术。


公司eNVM平台适用于消费者、工业产品、汽车电子等广泛的产品应用,诸如MCU (微控制器)、触控屏;以及一系列的智能卡应用领域(涵盖SIM卡、社会保障、交通运输和银行卡等)。通常这些应用对性能、可靠性、尺寸、功耗具有较高的要求。公司现已与诸多业界知名企业在eNVM平台上合作,目前该平台处于量产阶段。

3)IoT Solutions


公司提供完整的一站式IoT技术平台打造智能、安全的物联世界通过不断优化成熟工艺平台,公司提供完整的一站式物联网(Internet of Things, IoT)工艺、制造和芯片设计服务。并携手集成电路生态链合作伙伴,为设计公司生产物联网智能硬件相关芯片产品,用于智能家居、能源、安防、工业机器人、可穿戴式设备、汽车、交通、物流、环境、智能农业、健康监护及医疗等多个领域。


作为中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业,公司能够提供专业、安全、完整的本土化服务,帮助设计公司缩短入市时间,降低成本,在蓬勃发展的物联网市场中占据有利地位。


8寸和12寸技术平台均已完备 – 55纳米低漏电嵌入式闪存平台已进入稳定量产


物联网产品通常具有功能多样性以及快速的上市响应等特点,产品结构以传感、微处理、存储、互联为主,注重微小体积和超低功耗。基于公司的0.18微米到28纳米的低功耗逻辑及射频工艺,结合外置高容量存储器,设计公司可选择用于智能家居、可穿戴式设备、智慧城市等各类物联网产品;0.13微米和55纳米低漏电嵌入式闪存(embedded Flash)工艺进一步整合内置存储器。采用公司55纳米低功耗嵌入式闪存技术的智能卡芯片已成功进入稳定量产。


卓越的SPOCULLTM 95ULP超低功耗和55纳米超低功耗技术平台


公司推出了SPOCULL 95ULP超低功耗技术平台。此8’’工艺平台提供业界最高密度最小面积的SRAM,极低的漏电流、功耗和寄生电容。在12’’工艺平台上, 公司同时也推出55纳米ULP超低功耗技术平台。以95ULP和55纳米ULP为主要超低功耗技术节点,通过进一步降低产品操作电压、工艺器件优化和IP设计优化,极大减低产品的动态功耗和静态功耗,延长系统待机时间和使用效率,并通过整合射频和嵌入式存储器技术,优化成本结构和安全性能。


公司提供微机电系统(MEMS)传感的技术平台


公司还提供微机电系统(MEMS)传感器技术平台,能够打造集射频、基带、微处理器、嵌入式闪存、微机电系统传感器于一体的单芯片系统(SoC)、系统级封装(SiP)、晶圆级封装(WLP)、2.5D封装等一站式服务,有助于缩短产品入市周期,优化产品成本和结构形态。


全面的物联网(IoT)IP生态系统


除了自身的工艺技术平台以外,公司还积极创建全面的物联网IP生态系统。通过与国内外众多IP合作伙伴建立的良好合作关系,公司可在射频、基带、嵌入式闪存、CPU 和DSP IP核、基础单元库IP、电源管理类IP、信息安全类IP和模拟接口类IP等方面提供完备的、高质量的IP和设计服务。

4)混合信号/射频工艺技术


公司提供与逻辑工艺兼容的混合信号/射频工艺技术.通过与国际领先EDA工具供应商的合作, SMIC提供精确的RF SPICE 模型和完整的PDK 工具包,涵盖从0.18微米工艺到28纳米PolySiON 工艺. 这一系列工艺技术用于射频和无线互联芯片制造并被广泛应用于消费电子,通信,计算机以及物联网等市场领域。

5)面板驱动芯片(DDIC)


公司高压工艺为计算机和消费类电子产品以及无线通讯LCD驱动等广泛应用领域提供一个经济有效的平台。公司同时提供95纳米 SPOCULL 高压平台,该平台的技术性能优越,具备超低功耗的特性来支持可穿戴式设备的应用,具备eNVM来支持in-cell面板的技术,可广泛应用于面板驱动,in-cell面板及AMOLED面板等。

6)CMOS 微电子机械系统


公司的MEMS方案主要集中在两大主流应用领域:第一种为MEMS麦克风,是开放式结构,目前已经进入量产;第二种惯性传感器,是封闭式结构,于2016年2Q进入小量量产。


两个平台的主要工艺技术


7)非易失性存储器


公司拥有公认的制造能力,可以提供具有成本竞争力的嵌入式闪存技术。公司提供了完整的嵌入式闪存技术与广泛IP支持,可应用于智能卡,MCU和单芯片。这些嵌入式闪存技术IP提供快速的程序设计和擦除时间,低功耗与卓越的可靠性和资料保存性能。公司还提供了ETOX NOR闪存技术解决方案,涵盖从0.18微米到65纳米。这些工艺可提供客户制造出具有低成本效益,低功耗,高可靠性和耐久性的产品。

集成电路产业转移的“雁行模式”给中芯带来的机遇


集成电路的最初形态为垂直整合的运营模式,系统企业内设集成电路的制造部门,仅用于满足企业自身产品的需求。美国的AT&T是最先采用垂直整合模式的企业,随后IBM的集成电路制造部门为IBM自行生产的大型计算机提供处理器。随着集成电路技术的扩散,日本日立、NEC、富士通、东芝等企业,欧洲的西门子、飞利浦等电子公司都采用了这种模式。


IDM是继垂直整合模式之后的新模式,由集成电路制造商自主设计与销售由自己的生产线加工、封装、测试后的成品芯片。与垂直整合模式不同的是,IDM企业的产品是满足其他系统厂商的要求,最典型的例子就是美国的Intel公司。IDM模式的优点在于IDM厂商可以根据市场特点制造综合发展战略,可以更加精细地对设计、制造、封测每个环节进行质量控制。IDM模式不需要外包且利润较高,但其劣势在于投资额加大、风险较高,要有不断推出优势产品作保证,而且IDM模式的技术跨度较大,横跨了三个环节,企业不仅需要考虑每个环节的技术问题,而且还要综合协调三大环节,加大了企业的运营难度。


随着集成电路产业的不断演变,国际IDM大厂外包代工的趋势也日益明显,逐渐催化了Fabless+Foundry+OSAT模式。


半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节,地位的重要性不言而喻。在半导体价值链里,占据最为重要的一环。统计行业里各个环节的价值量,制造环节的价值量是最大的,因为Fabless+Foundry+OSAT的模式成为趋势,Foundry在整个产业链中的重要程度也逐步提升,可以这么认为,Foundry是一个卡口,产能的输出都由制造企业所掌控。


产业链概况


“made in china”品牌下 整机制造领域渗透率已经提升到边际增长曲线斜率趋缓阶段。中国制造经过这些年的发展,在下游整机制造半导体产业的下游应用市场,中国占42%,是非常主要的市场。其中智能手机占全球28%,LCD TV占全球24%。 PC/Notebook占全球 21%. 平板>21%。这几个数据说明,全球各类电子类产品的下游应用需求,中国是重中之重。


国内电子整机商


“中国制造”要从下游往上游延伸,在技术转移路线上,半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”,但“中国制造”主要都是整机产品,在最上游的“芯片制造”领域,中国还和国际领先水平有很大差距。在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中,一定会涌现出一批领先的代工企业。


日本经济学家赤松要在1956年提出了产业发展的“雁行模式”,认为日本的产业发展经历了进口、进口替代、出口、重新进口四个阶段。从这个角度来看,中国的集成电路正在经历当年日本所经历过的路线。


世界的集成电路经过了两次产业转移,第一次在20世纪70年代末,从美国转移到了日本,造就了富士通、日立、东芝、NEC等世界顶级的集成电路制造商;第二次在20世纪80年代末,韩国与台湾成为这一次转移过程中的受益者,崛起了三星和台积电这样的制造业巨头。


集成电路产业的产业转移也包含着一定的技术特征,转移路径按照劳动密集型产业—〉资本技术密集产业—〉技术密集与高附加值产业。第一阶段的产业转移为封装测试环节,美国很多半导体企业或将自身的封测部门卖出剥离,或是将测试工厂转移到东南亚,在产业转移过程中,台湾的很多封测企业开始崛起,比如日月光和矽品等。第二阶段的产业转移为制造环节,这和集成电路产业分工逐渐细分有关系。集成电路的生产模式由原先的IDM为主转换为Fabless+Foundry+OSAT,产业链里的每个环节都分工明确。在制造转移的过程中,台湾的TSMC崛起成为现在最大的代工厂。


目前,凭借巨大的市场需求,较低的人工成本,中国的OSAT和Foundry正有接力台湾,成为未来5年产业转移的重点区域。


本土半导体市场需求和供给仍然错配,有潜力去进行国产替代。中国大陆地区的半导体销售额占全球半导体市场的销售额比重逐年上升,从2008年的18%上升到1H2016的31%,同时中国半导体制造产能仅为全球的12%,需求和供给之间存在错配。


中国整机商品牌提升,“本土化”提供完整产业链机会。以智能手机为例,除了三星苹果之外,越来越多的中国本土品牌开始在市场上渗透,并逐渐有了话语权。国产手机包括华为、OPPO\VIVO等,年出货量都已经超过了1亿部,并且还保持了可观的增速。在智能手机领域,越来越多的国产品牌正在浮出水面。从这个维度来看,我们看好国内从整机到上游的价值传导。


国内从上游的芯片设计制造到下游的整机已经形成完整产业链,带来可期待的产业链协同效应。我们看到中国正在形成从整机到上游芯片完整产业链的布局,这一点同台湾美国韩国不同,台湾的电子集中在上游的芯片,从Fabless+Foundry+OSAT,但是欠缺下游的整机品牌,同时芯片环节没有形成规模的集群效应,芯片每个环节只有一两家龙头企业;美国在芯片设计领域是全球最强,但是下游的整机品牌数量正在被中国逐渐超过;韩国和台湾的格局有些类似,有一些大而全的企业,但是缺乏完整的集群效应。只有中国,凭借广阔的下游市场和完整的集成电路产业链,正在逐渐崛起。


中国的设计公司崛起给本土制造商带来驱动效应,本土虚拟IDM构建会成为产业转移趋势下的主旋律。从2011年开始,受益于下游整机市场的兴起,中国本土的设计企业开始迅速崛起,增速远大于全球设计公司的CAGR。我们看到全球设计业的CAGR为3%,而中国的这一数据为22%,远高于全球设计业的水准。在中国设计公司快速增长的过程中,中国的制造企业龙头中芯国际自然享受成长红利,我们看到从2011-2015年里,伴随着设计企业的崛起,中芯国际在中国大陆地区的CAGR达到了25%。这和中国大陆地区的设计公司快速增长息息相关。



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