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晶圓廠擴產進行時：特色工藝被重視

圖源 |圖蟲創意

每一家代工廠都有自己特色專長的地方，往往某個品類相對較好。晶圓廠不同的產線往往也對應不同類型的下游產品，比如，華潤微在市場上比較有優勢的是電源管理類的產品，代工60%以上都是電源管理芯片。

自去年以來，半導體行業的“缺芯”問題受到了廣泛關注。作為半導體產業鏈的關鍵環節，晶圓制造制約著芯片的產能。近期，國內幾家主要晶圓廠的年報也顯示出了對擴產的重視。

國內的晶圓廠主要包括中芯國際（688981.SH、00981.HK）、華虹半導體（01347.HK）、華潤微（688396.SH）等。其中，中芯國際和華虹半導體是主要做代工的晶圓廠。而華潤微是一家半導體垂直整合制造商（包括芯片的設計、制造和封裝），同時也擁有一部分晶圓代工業務。

近日，華潤微董事會秘書辦人士告訴經濟觀察報記者，去年該公司的晶圓代工收入占到了總營收的約一半，剩下的是自有產品業務。

“作為全球最大的制造中心，現階段我國集成電路產品和技術仍需依賴進口。國內現有集成電路產業規模與實際集成電路需求仍不匹配，產業鏈上的相關企業依然存在較大的成長空間。”中芯國際在年報中表示。

“經過數十年的發展，全球集成電路行業的頭部效應較為明顯，已形成了少數企業占據市場主導地位的行業生態。伴隨市場需求、行業格局和技術路線的不斷更迭，集成電路產業在經歷了多次結構性調整后，已由單一的垂直整合制造模式演變為垂直整合與垂直分工模式并存的穩定業態。在垂直分工模式中，集成電路制造企業主要指純晶圓代工企業，為集成電路設計公司提供制造服務。”中芯國際稱。

晶圓廠擴產：產線、產品與制程

上述華潤微人士告訴經濟觀察報記者，截至去年年底，該公司6英寸晶圓的月產能是23萬片，8英寸晶圓月產能是13萬片。今年的8英寸晶圓預計擴產10%，12英寸的晶圓產線按計劃今年年底通線。

目前，上海等地區的疫情對半導體產業鏈的影響受到廣泛關注，因為國內很多半導體廠商都位于長三角地帶。但該華潤微人士對記者表示，現在的疫情對華潤微的影響比較小，因為公司的生產基地在無錫和重慶，上海主要是做市場和研發。

而中芯國際有一部分工廠位于上海，中芯國際4月27日在投資者互動平臺上表示：“今年以來公司在各地的工廠一直持續生產。4月中旬，公司在上海的個別工廠曾部分受到短期影響，但目前均已恢復正常生產。公司沒有出現停工停產現象。”

根據中芯國際的年報，該公司2021年晶圓總產量約為675.5萬片（約合8英寸等效產能，比如一片12英寸晶圓相當于2.25片8英寸晶圓），同比增加19.3%。2022年初，上海臨港新廠破土動工；位于北京和深圳的兩個項目也在推進，預計年底前投入生產。

中芯國際在今年2月公布的投資者關系活動記錄表中曾介紹，公司的擴產計劃包括老廠擴產和新建廠兩部分。其中，位于北京、上海、深圳的新建廠都是12英寸的廠。今年預期有50億美元的資本開支，用于購買新的土地、建設新的廠房。2021年實際產能增長超過預期，每月增長了10萬多片8英寸等效產能。2022年等效8英寸月產能增長預計在13萬片到15萬片之間。

華虹半導體則在年報中介紹，該公司去年8英寸晶圓月產能為17.8萬片，與2020年持平；12英寸晶圓月產能為6萬片，同比增加200%。其中，華虹半導體的12英寸晶圓廠位于江蘇無錫，于2019年投產。“2022年，我們將繼續致力于華虹無錫12英寸生產線的產能擴充，力爭于今年年底將總產能釋放至超過9萬片/月”華虹半導體表示。“每一家代工廠都有自己特色專長的地方，往往某個品類相對較好。”華潤微人士告訴記者，晶圓廠不同的產線往往也對應不同類型的下游產品，比如，華潤微在市場上比較有優勢的是電源管理類的產品，代工60%以上都是電源管理芯片。

而根據華虹半導體的年報，該公司的晶圓代工在嵌入式存儲、分立器件、邏輯與射頻平臺方面相對較多，分別占到了營業收入的28.2%、34.2%、16.7%。

而中芯國際則把應用分類主要分為智能手機、智能家居、消費電子以及其他類產品，分別占到了32.2%、12.8%、23.5%和31.5%。

晶圓產線的另一個關鍵因素是制程。華潤微人士告訴記者，以前該公司的制程可以做到0.18微米，去年開始可以做到0.11微米。

華虹半導體的制程在55納米及以上，整體在向相對更先進的制程變化。其中，55納米及65納米占營業收入的比例從2020年的0.7%上升到了2021年的9.7%，90納米及95納米則從10.4%上升到了17.2%。而其余微米級別制程的營收占比均有所下降。

中芯國際的制程在0.35微米到14納米之間。一般來說，芯片28納米及以上被稱為成熟制程，以下被稱之為先進制程。而當制程線寬越來越小時，傳統的半導體技術很難應對，這時需要引入FinFET(鰭式場效應晶體管)工藝。中芯國際來自FinFET和28納米工藝的收入占比從2020年的9.2%上升到了2021年的15.1%。

“FinFET工藝極大地推動了面向低功耗、大算力的終端應用市場的發展，鑒于其高資金投入、高技術壁壘的特點，目前全球具備FinFET量產能力的晶圓代工企業為數不多，產能需求強勁。”中芯國際表示。

根據中芯國際的介紹，90納米到22納米用的設備基本型號是一樣的，在分配搭建產能的時候有一定的靈活性。現在主要的產能給了40納米和55納米，未來產能可以根據客戶產品的迭代需求調配。其中，40納米因過去行業沒有建設那么多產能，缺口還是比較大。

不過，中芯國際也在年報表示：“自公司被美國列入實體清單以來，生產經營面臨巨大挑戰”。2020年12月18日，中芯國際被美國商務部列入“實體清單”，對用于10納米及以下技術節點(包括極紫外光技術)的產品或技術，美國商務部會采取“推定拒絕”的審批政策進行審核。同時公司為部分特殊客戶提供代工服務也可能受到一定限制。

“該事項對公司短期內運營及財務狀況無重大不利影響，對10納米及以下先進工藝的研發及產能建設有重大不利影響。”中芯國際當時在相關公告中曾如此表示。

特色工藝：另一條道路

在工藝方面，除了追求制程之外，另一條技術路線則是發展特色工藝。

中芯國際在年報中介紹，特色工藝聚焦于特殊功能的實現，被認為是“摩爾定律”之外的重要發展分支(“摩爾定律”即通過不斷縮小制程線寬來提高芯片的集成度)。特色工藝產品類別廣泛，并能形成特色集群優勢，擁有各自的市場定位和發展趨勢。比如，電源管理、高壓驅動、微控制單元、射頻、圖像傳感等細分領域。

華潤微人士亦向記者介紹，該公司生產的功率半導體也是特色工藝的代表。與處理器芯片不同，功率半導體在制程方面不追求極致線寬，也不遵循“摩爾定律”，而專注于結構和技術改進以及材料迭代。

該人士認為，對于特色工藝產品，如果在制造過程中做一些定制化的設計，產品的性能就會有很大不一樣。相比單獨的設計廠商，華潤微有自己的晶圓廠，因此可以在工藝方面進行定制化。如果只是設計而制造交給其他代工廠的話，一般來說代工廠只愿意提供通用品，除非是非常大的客戶。

據華潤微年報介紹，去年該公司功率器件事業群銷售收入同比增長35%，毛利率同比提高12個百分點，凈利潤增長約150%。其中，MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）產品銷售收入同比增長33%，IGBT（絕緣柵雙極型功率管）產品銷售收入同比增長57%。IGBT被廣泛用于光伏以及汽車電子領域。

華潤微介紹稱，目前功率半導體市場規模在全球半導體行業的占比在8%-10%之間。功率半導體是電力電子裝置的必備，行業周期性波動較弱。近年來，功率半導體的應用領域已從工業控制和消費電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網、變頻家電等諸多市場，行業市場規模呈現穩健增長態勢。

華虹半導體也在年報中表示：“公司致力于先進特色工藝技術的持續創新”，包括嵌入式非易失性存儲器、功率器件、模擬及電源管理、邏輯及射頻等特色工藝。

記者觀察到，上述三家公司都在年報中提及了BCD特色工藝平臺。華潤微人士向記者介紹，目前該公司生產電源管理芯片的就是BCD平臺，很多代工廠目前都在引入這種平臺。

所謂BCD，是一種單片集成工藝技術，能夠在同一芯片上制作Bipolar（雙極）、CMOS（互補金屬氧化物半導體）和DMOS（雙擴散金屬氧化物半導體）器件。其中，Bipolar工藝適合生產模擬功能器件，CMOS工藝適合生產數字功能電路，DMOS工藝適合生產功率器件。

華虹半導體也年報中稱，2021年BCD工藝平臺的出貨量實現三位數的增長。

中芯國際則在2021年導入了55納米BCD平臺。高壓顯示驅動平臺也是一種特色工藝，去年中芯國際的55納米及40納米高壓顯示驅動平臺進入風險量產，0.15微米高壓顯示驅動平臺進入批量生產（芯片的投產包括小批量試產、風險量產、批量生產三個階段）。

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