中芯國際(00981)：向7nm的追趕之路上 DUV是解決之道嗎？

近年來，國家密集出臺政策推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。在今年出臺的半導(dǎo)體八大優(yōu)惠政策中，僅財稅政策一條——國家鼓勵的集成電路線寬小于28納米(含)，且經(jīng)營期在15年以上的集成電路生產(chǎn)企業(yè)或項目，第一年至第十年免征企業(yè)所得稅，便將對相關(guān)企業(yè)構(gòu)成極大利好。

其中，半導(dǎo)體代工龍頭中芯國際(00981)則也是推動政策的受惠企業(yè)之一。今年三季度，公司單季度營收、凈利潤均創(chuàng)下歷史新高。年內(nèi)，中芯國際股價也已累計實現(xiàn)逾90%漲幅。如今的中芯國際可以說已達(dá)到國際頭部廠商能力，但向世界一流晶圓廠水平進(jìn)發(fā)仍有一段距離。

先進(jìn)制程工藝收入占比快速提升

智通財經(jīng)APP了解到，隨著下游產(chǎn)業(yè)自公共衛(wèi)生事件后逐步恢復(fù)，中芯國際于三季度實現(xiàn)營收10.83億美元，同比增長32.6%，環(huán)比增長15.3%，超過上期環(huán)比增加1%-3%指引;歸母凈利潤2.56億美元，同比增加122.7%，兩者均創(chuàng)下單季度歷史新高。

與此同時，公司毛利率較二季度有微幅下降至24.2%，但仍超過了上期19%-21%的指引。相比之下，公司歸母凈利潤率則自今年一季度以來持續(xù)提升。

據(jù)公司表示，三季度銷售額增加主要由訂單需求強(qiáng)勁、晶圓ASP上升和其他收入增加推動。也有分析認(rèn)為，公司收入增長表現(xiàn)較好一方面是由產(chǎn)品組合變化拉動，另一方面或也與H客戶在9月前進(jìn)行集中拉貨有關(guān)。由此，公司全年收入增長預(yù)期也上修至24%到26%，全年毛利率目標(biāo)高于去年。

具體來看，公司三季度銷售晶圓數(shù)量達(dá)到144萬片，同比增長9.5%;月產(chǎn)能也由二季度的48萬片提高至51萬片，產(chǎn)能利用率已連續(xù)五個季度高于97%，景氣度維持在高位。

在收入結(jié)構(gòu)上，按服務(wù)類型劃分，晶圓代工收入占比達(dá)到85%;按照應(yīng)用類型分，智能手機(jī)類收入占主導(dǎo)，占比達(dá)到46%。智能家居類收入較過去也有較顯著提升，占比由二季度的16.4%增長至三季度的20.5%。

而其中，14nm/28nm先進(jìn)工藝占比的快速提升，則是公司此次季報中的亮點之一。截至2020年三季度，中芯國際14nm/28nm工藝收入占比達(dá)到14.6%，同比增長了10.3個百分點。

智通財經(jīng)APP了解到，中芯國際14納米芯片在2019年四季度進(jìn)入小范圍量產(chǎn)階段，截至2019年四季度及2020年一季度，公司14nm工藝收入占比分別達(dá)1.0%、1.3%。自2020二季度起則與28nm工藝合并列示，因此尚無法確定14nm工藝的具體收入占比。

但整體來看，公司三季度在較先進(jìn)制程工藝方面的進(jìn)展順利。從產(chǎn)品組合的構(gòu)成來看，微米級別產(chǎn)品的收入占比均有所減少，銷售占比逐漸向先進(jìn)技術(shù)端轉(zhuǎn)移。而14nm/28nm工藝占比的增長則尤為顯著。

據(jù)管理層透露，中芯國際14nm工藝芯片良率目前已達(dá)到了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，意味著其所生產(chǎn)的芯片良率已達(dá)到95%。

截至目前，14nm工藝是芯片制造領(lǐng)域的一個分水嶺，掌握14nm工藝節(jié)點的廠商只有臺積電、英特爾、三星、格羅方德、聯(lián)電和中芯國際。中芯國際14nm工藝良率已達(dá)業(yè)界量產(chǎn)水準(zhǔn)，在全球代工廠中規(guī)模僅次于臺積電和聯(lián)電。

然而，正如公司管理層于業(yè)績會上提到的，公司今年研發(fā)任務(wù)基本完成，即便FinFET取得成績，但與世界一流晶圓廠水平還有很多差距和道路要走。

追趕7nm制程工藝

縱觀全球芯片制造領(lǐng)域，各大廠商并不缺客戶，而是缺產(chǎn)能。作為半導(dǎo)體代工廠，首先應(yīng)該看的是技術(shù)、其次是收入、最后才是利潤。

目前，中芯國際是全球僅有的6家掌握14nm工藝節(jié)點的廠商之一，是大陸具備完整成熟邏輯工藝制程、最先突破且唯一具備14nm生產(chǎn)能力的專業(yè)晶圓代工廠商。而到了7nm制程的角逐中，目前全球有能力提供7nm制程代工的廠商僅有三星和臺積電。

其中，在先進(jìn)制程上，臺積電無疑是保持了在技術(shù)上最領(lǐng)先優(yōu)勢。目前臺積電與三星均能夠量產(chǎn)5nm芯片，但三星良率沒有臺積電高。除此之外，臺積電4nm芯片預(yù)計在2021年開始正式批量生產(chǎn)，3nm將在2021年試產(chǎn)、2022年大批量產(chǎn)，而2nm芯片則預(yù)計在2024年量產(chǎn)。有消息稱，蘋果、英特爾等已經(jīng)提前將3nm的芯片訂單交給臺積電。

在生產(chǎn)設(shè)備上，據(jù)ASML財報顯示，預(yù)計2020年交付35臺EUV光刻機(jī)，2021年則會達(dá)到45臺到50臺?？紤]到公共衛(wèi)生事件影響，目前EUV設(shè)備最大年產(chǎn)量僅30臺左右。EUV光刻機(jī)作為7nm以下芯片生產(chǎn)所不可或缺的設(shè)備，臺積電已向ASML確認(rèn)2020-2021年訂單，分別在2020、2021年下單約15-16臺、16-17臺設(shè)備，即兩年內(nèi)拿下超30臺EUV光刻機(jī)，斥資約240億元。從目前情況來看，臺積電為光刻設(shè)備的主要采購者，三星和英特爾則緊隨其后。

目前，為實現(xiàn)技術(shù)上的突破，中芯國際開展N+1、N+2工藝戰(zhàn)略追趕7nm制程工藝。其中，N+1工藝已進(jìn)入客戶導(dǎo)入產(chǎn)品認(rèn)證階段，已小量試產(chǎn)，相較14nm性能可提升20%，主要面向低功耗應(yīng)用領(lǐng)域。該制程已較格芯的12nm和聯(lián)電的14nm有所領(lǐng)先。

在這之后，中芯國際還有望于2021年推出N+2，面向高性能應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)公司首席執(zhí)行官梁孟松博士介紹，中芯國際在當(dāng)前的環(huán)境下，N+1、N+2代工藝都不會使用EUV工藝，等到設(shè)備就緒之后，N+2之后的工藝才會轉(zhuǎn)向EUV光刻工藝。

由此可見，在中芯國際現(xiàn)有的研發(fā)進(jìn)程下，公司正朝著第三家掌握7nm工藝的代工廠商邁進(jìn)。但先進(jìn)制程除需要時間進(jìn)行迭代外，公司要邁入真正的7nm工藝階段還受到了生產(chǎn)設(shè)備的限制。而這，或許是管理層在業(yè)績會提到的，與“世界一流晶圓廠水平”之間的差距所在。

距離“世界一流”水平還差一臺光刻機(jī)

智通財經(jīng)APP了解到，在目前的光刻機(jī)種類中，深紫外光刻機(jī)(DUV)采用的光源波長為193nm，通常只能用到25nm制程。而極紫外光刻機(jī)(EUV)的光源波長則為13.5nm，是突破7nm芯片制程節(jié)點的必需工具。

早在2018年初，中芯國際便與荷蘭ASML達(dá)成了首臺EUV光刻機(jī)的采購訂單，價值約1.2億美元。原計劃將于2019年底交付，但因未發(fā)放新的出口許可證而遲遲未交付。

若從EUV光刻機(jī)的設(shè)備組成上看，其鏡頭由德國蔡司供貨、大量專利技術(shù)來自韓國海力士、大功率光源則由美國提供，近85%的零部件由全球各地供應(yīng)商提供。雖然受到外部大環(huán)境影響，但就ASML公司自身而言，該公司也并不想放棄中國市場。

在第三屆進(jìn)博會上，ASML主動參展，并展示了可生產(chǎn)7納米工藝芯片的浸潤式DUV光刻機(jī)。在經(jīng)過多重曝光后，浸潤式DUV也能達(dá)到7納米制程的門檻，甚至更進(jìn)一步。并且，該浸潤式DUV光刻機(jī)出口無需申請出口許可。

中芯國際首席執(zhí)行官梁孟松也曾介紹，在7nm工藝發(fā)展中，N7+工藝才開始使用EUV工藝，并且光罩層數(shù)較少。僅5nm節(jié)點上才充分利用EUV光刻工藝，達(dá)到14層EUV光罩。

ASML所展示的浸潤式DUV光刻機(jī)，即使能夠突破7nm門檻，也需要經(jīng)過多重曝光，將會大大提高成本。曾有業(yè)內(nèi)人士指出，使用DUV光刻機(jī)生產(chǎn)7nm芯片，需至少曝光的次數(shù)是EUV的4倍。

此前，臺積電在進(jìn)行7nm研發(fā)時采用的則是DUV光刻工藝，隨后才逐步轉(zhuǎn)換到EUV光刻。由此可見，ASML的DUV光刻也并非是十分先進(jìn)的技術(shù)。中芯國際要進(jìn)一步達(dá)到7nm以下門檻，仍需更高級光刻機(jī)設(shè)備的助力。

不過，7nm制程工藝目前仍是芯片制造一個較少公司突破的領(lǐng)域，除臺積電、三星及正在追趕當(dāng)中的英特爾，其他競爭者都因資源耗費過大而宣布放棄。中芯國際嘗試N+1、N+2代工藝的研發(fā)已是跑在了全球前列，具備超越國際二線廠商的能力。

目前，物聯(lián)網(wǎng)、loT和汽車等快速增長的行業(yè)所采用的芯片大多為12/14nm制程工藝，5G時代對于半導(dǎo)體需求最高的光學(xué)、功率器件、射頻器件等也多采用28/40nm工藝為主，占據(jù)著業(yè)界相當(dāng)大一部分利潤。7nm和5nm目前主要用于高端手機(jī)和電腦。

由此可以說，中芯國際已是極少數(shù)向著國際一線廠商邁進(jìn)的追趕者。