寻找中国芯片之王（四）：制造篇

周迎

一颗芯片，30%左右的成本来自代工费，作为芯片产业的核心，制造环节可以说是串联起了整个芯片产业链。

之前我们分析了国内芯片原材料、设备、设计环节的“种子选手”们，本文带来芯片终篇——晶圆制造中那些值得关注的龙头和新星。

因特朗普政府加强对华为的“制裁”，三星和SK海力士于9月15日停止向华为出售零部件（二者在DRAM存储芯片市占率合计达90%），除存储芯片外，5G、移动通信（AP）等系统芯片也将无法供应。

此前，曾因美国禁令影响，台积电断供，华为麒麟系列芯片成为绝唱。芯片产业链环环相扣，中国必须完善芯片产业链布局，补齐短板，掌握关键技术。

在全球半导体产业结构中，制造环节占比达58%，其次是设计环节26%，封测16%。全球最大的半导体厂商也都活跃在设计和制造领域，产值占到半导体行业总额的71%。

制造，串联起了整个芯片行业。在制造环节，又有哪些正在崛起的中国选手？

芯片制造：自主之战

芯片制造的起点，源自德州儀器（简称TI）。

1930年，德州仪器诞生。历经石油勘探、军火供应商的转型，到1956年，杰克·基尔比发明了全球第一块集成电路。如今在模拟芯片领域，TI是绝对的霸主。2019年，TI以102亿美元的模拟IC销售额和19%的市场份额稳坐头把交椅。

而TI也被誉为半导体行业的“黄埔军校”，其中台积电创始人张忠谋，中芯国际创始人张汝京等行业内的顶尖人才均出自TI。

台积电：改写游戏规则

在全球芯片制造商中，台积电以超4 000亿美元市值，52%的市占率稳居第一，三星紧随其后，市值逾3 000亿美元，市占率17.8%。

德州仪器、英特尔、三星等芯片制造巨头均采用的是IDM模式，拥有自己的晶圆厂，设计、制造和封测全都自己做。台积电的出现，打破了这种行业垂直集成模式。

1985年，54岁的张忠谋辞去德州仪器副总裁的职务回到中国台湾，2年后便创立了台积电。

台积电的主营业务就是做晶圆代工制造，其创造性地将设计与制造板块分离开来，这种垂直分工的代工模式也被称为Foundry模式。

在规模上，台积电一家独大，吞食了全球一半的芯片代工市场，成为全球第一大芯片代工厂。在制造工艺上，更是精益求精，无人能敌。

制程，一般用来衡量芯片制造的发展水平。在芯片中，制程工艺越小，意味着在同等单位尺寸上集成的电路越复杂，性能越好。芯片面积越小，同一块晶圆切割出的芯片数量越多，制造商成本也随之降低。

但制程越小，技术门槛越高。在制造中，不仅面临电路泄露等风险，同时当芯片缩小到一定程度，集成的晶体管特性也将很难控制。技术之外，资金也是一道很高的门槛。制程的提升，资金消耗将指数级增长，如投资一条5nm产线，投资成本高达数百亿美元，是14nm的2倍以上，约是28nm的4倍。

步入赛道之初，台积电的工艺制程为3.0um与2.5um，落后当时的英特尔约2代。

此后10年，在大规模资本和研发投入下，台积电技术得以突破。台积电对先进制程工艺的追求，以几乎每两年一个代差的速度推进。

2011年，台积电开始量产28nm制程芯片，到2012年时，台积电在28nm制程芯片的市占率接近100%，至此开始远远地甩开其他对手。

2014年，台积电开始布局10nm，到2016年，10nm制程芯片成功量产。

2018年，台积电进入7nm时代，成为全球首家提供7nm芯片代工服务的制造商。截至目前，全球只有台积电和三星能够提供7nm制程芯片代工服务，市场供不应求，不过在市占率上，台积电仍遥遥领先，吃掉大量订单。

2020年二季度，台积电宣布5nm制程已进入量产阶段，其中5nm的N5版本，比N7的7nm工艺性能提升15%、功耗降低30%，晶体管密度提升80%。此外，2nm也已在谋划当中。

在先进工艺上形成技术垄断，台积电制造成本低，成品质量好，价格更便宜，这种技术先发优势让它不愁买家，订单源源不断。其中，苹果是台积电最大的客户，占其营收的17%，已连续4年独家代工苹果A系列芯片；其次是华为占比10%，因美国干涉，已于9月断供。此外，高通、英特尔、英伟达、博通、联发科等均是其稳定的核心客户。

2019年，台积电实现营收346.3亿美元，净利111.8亿美元，净利率高达32%。

中芯国际：中国“芯”希望

中芯国际是全球第五大芯片代工制造商，也是中国大陆最大的半导体代工企业，全球市占率约5.4%。

2000年，张汝京在上海张江创办了中芯国际。此后，便开始了国产芯片制造的技术追赶之路。

仅13个月，中芯国际第一座8英寸晶圆厂就正式建成投产。3年后，4条8英寸生产线，1条12英寸生产线陆续搭建。技术节点也从0.35um、0.13um，向90nm、65/55nm、45/40nm不断攻克。

到2017年时，中芯国际28nm制程芯片实现量产；2019年，中芯国际14nm制程芯片量产成功。目前国际上能制造出14nm芯片的仅有5家公司，分别是台积电、三星、格罗方德、联华电子和中芯国际。

历经20年发展，虽然规模和技术上与台积电仍存在差距，但中芯国际是大陆唯一一家能够提供该工艺芯片代工服务的厂商。

今年7月16日，中芯国际登陆科创板，耗时18天创下最快过会纪录；开盘暴涨246%，市值破6 000亿元；首发募资达532亿元，创下科创板开板以来的历史之最。

市场追逐中芯国际，更多看重的是它在中国半导体产业中不可替代的战略价值——中芯国际不只是一家代工企业，其背后更是承载着中国半导体产业自主化的重任。

在中芯国际合计231.4亿元的战略配售中，有29家机构参与，其中不乏国家集成电路大基金等国家队，海通、中金等资本参与。值得注意的是，还出现了一家新成立的投资基金“青岛聚源芯星股权投资”（有限合伙），由15家中芯国际上下游核心企业组成。

这支“亲友团”中，不仅有上游做材料的新阳、做刻蚀机设备的中微、做存储接口芯片的澜起，也有中游做设计的韦尔，下游芯片代工的客户等。

作为国内芯片制造核心企业，中芯国际串联起了整个产业链。当制造水平不断提升，通过相互扶持，将带动整个芯片产业上下游协同发展，进而实现上游设备、原材料、以及整个设计、制造、封测半导体产业链的自主可控。

2019年，中芯国际营业收入达31.2亿美元，净利润2.35亿美元，研发投入为6.9亿美元，占营收的22%。而固定资产达541亿元，占总资产的47%。

从营收结构来看，2019年中芯国际超过一半的营收来自90nm及以下先进制程市场，占全年营收的50.7%；66/65nm的營收占27.3%。而已经量产的14nm尚未体现规模效应，营收占比不足1%，同时面临着较高的折旧压力。

截至2019年，中国大陆的IC设计公司不少于1 300家，发展势头迅猛，这给我国本土晶圆代工业带来了绝佳的发展契机，对于中芯国际而言，也是一个利好机会。

未来，随着巨头对技术节点的追求越来越接近物理极限，未来工艺迭代速度将会逐渐放缓，这也为中芯国际的技术追赶争取到了更多的时间。

华虹半导体：市场黑马，另辟蹊径

当前芯片代工行业，大致分为3个梯队：

首先是由台积电、英特尔、三星组成的超级阵营，其次是以中芯国际为代表的第二阵营，而华虹半导体则处于第三梯队，成功挺进全球晶圆代工厂商前十。

华虹半导体于2005年在中国香港成立， 隶属于华虹集团，2014年在香港主板上市。与前两大阵营致力追求先进工艺的路线不同，华虹半导体走的是一条特色工艺路线。

公司坚持差异化的技术研发，主营嵌入式非易失性存储器、分立器件、模拟与电源管理、逻辑与射频等细分市场，技术覆盖1.0um至90nm各节点。此类业务对先进工艺尺寸的要求相对较低，属于特殊工艺制程，研发投入和资本开支压力相对较小。

目前，华虹半导体生产的芯片广泛应用于电子消费品、工业与汽车电子产品、通信、计算机中。从工艺节点来看，0.35um及以上工艺和0.13um及以下工艺制程是公司营收主力，占比51.20%和35%。

在发展规划上，华虹半导体实行了“8+12”战略。

在8英寸产线上，华虹半导体通过缩小存储面积等强化嵌入式闪存技术工艺，满足高端需求；在12英寸产线方面，2019年华虹无锡12英寸晶圆厂建成投片，主营功率器件代工，覆盖90～65nm工艺节点，针对的是新兴物联网与5G产品市场，而这也是全球首条12英寸功率器件的代工生产线、中国大陆最先进的12英寸特色工艺生产线。

目前，其8英寸平台合计月产能是17.8万片，而12英寸产线的月产能是6.8万片。

作为特色工艺领军企业，2019年华虹半导体共申请专利370项，累计中美发明授权专利超3 400件。

通过差异化的竞争，切入细分市场，华虹半导体真正做到人无我有，人有我精。2019年，华虹半导体实现销售收入9.33亿美元，毛利率30.3%，净利润为1.62亿美元。其中，中国区是公司营收最大的市场，占比58.5%；其次是北美，占比16.1%。

IDM模式

前面提到的台积电、中芯国际、华虹半导体采取的都是Foundary（代工模式），仅涉及制造环节。而国内也有一些企业，走的是IDM模式道路，集设计、制造、封测垂直一体化。

垂直分工和IDM模式，是当前半导体行业两种主要的发展模式。前者只负责设计、制造、封测的某一环节，可分为Fabless（设计）、Foundary（代工）、OSTA（封测）3种细分模式，后者则覆盖全产业链，相对规模较大。

华润微电子

在中国半导体前十企业中，华润微电子是唯一一家以IDM模式为主运营的半导体企业，当前市值达680亿元。

背靠华润集团，华润微电子涉及芯片设计、晶圆制造、封装测试，产品聚焦功率半导体、智能传感器与智能控制领域。

华润微电子前身是香港华科电子公司。1983年，香港华科电子公司建立了中国第一条4英寸晶圆生产线。此后，先后整合华科电子、中国华晶、上华科技等中国半导体先驱，华润微成功覆盖全产业链。

晶圆制造方面，目前华润微电子在无锡拥有3条6英寸生产线，1条8英寸生产线。其中，8英寸生产线年产能约73万片，6英寸生产线年产能约247万片，工艺覆盖1.0～0.11um制程晶圆制造。同时，在重庆还拥有1条8英寸半导体晶圆制造生产线，年产能约60万片。

今年9月，华润微电子宣布首条6英寸商用SiC晶圆生产线正式量产，这也是国内首条6英寸商用SiC晶圆生产线。

封测方面，公司在无锡、深圳拥有半导体封装测试生产线，年封装能力约62亿颗，此外还提供掩模制造服务。

2018年，华润微电子实现营收63亿元，其中晶圆制造收入26.74亿元，占公司营收的43%；封装测试收入7.9亿元，占公司收入的12.6%。公司研发投入为4.5亿元，占营收比例为7.17%。

士兰微

华润微电子之外，士兰微也是国内最主要的IDM模式公司。

1997年，士兰微成立。起初，士兰微是一家集成电路芯片设计企业，20多年来逐渐向IDM模式发展，力求全产业链覆盖。

2000年底，士兰微便开始筹划芯片生产，次年第一条5英寸芯片生产线在杭州建立。2003年，士兰微成功上市，此后便加紧建设6英寸芯片生产线。当前，在小于或等于6英寸芯片制造中，士兰微产能全球第5。

到2017年6月，士兰微8英寸生产线正式投产，8英寸生产线是士兰微迈向中高端的关键。次年，士兰微与厦门半导体共同投资的12英寸特色工艺芯片生产线正式开工，总投资达220亿元，计划建成2条12英寸90～65nm特色工艺芯片生产线和1条4/6英寸兼容先进化合物半导体器件生产线。

采用IDM模式，一方面能够更有效地整合资源优势，但另一方面相对资产偏重，在一定程度上公司经营利润存在波动。

2019年，士兰微实现营收31.11亿元，其中集成电路业务营收10.37亿元；分立器件产品业务营收15.18亿元；此外，公司研发投入大幅增加，相比去年同期增长21.7%，达到4.3亿元。

华微电子

华微电子成立于1999年，是国内功率半导体行业的排头兵。

功率半导体器件是电子产品的基础元器件之一，主要用于电能变换和电路控制。中国是全球最大的功率半导体消费国，市场空间占全球49%，居第一位。

华微电子主营功率半导体器件的设计、芯片加工、封装与销售，涉及家电、绿色照明、计算机与通讯、汽车电子四大领域。

目前，华微电子拥有4英寸、5英寸、6英寸、8英寸多条功率半导体芯片生产线，芯片加工能力每年达400万片。产品几乎覆盖功率半导体所有分支，品类齐全，包括IGBT芯片（一种新型电力电子器件，广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域）、MOSFET芯片和IC芯片等，处于国内行业领先地位。

在新基建领域，华微电子迎来机遇，产品可应用于新能源汽车充电桩、服务器电源、5G基站、工业互联网等。

据年报显示，公司2019年营业收入16.6亿元，实现归母净利润0.65亿元。

三安光电

在LED芯片行业，三安光电全球市占率第一，是绝对的龙头老大。

作为中国高端LED芯片制造者，三安光电成立于2000年，创立伊始依靠倒卖废钢铁起家。2011年，创始人林秀成结识了三明钢铁，双方合资成立了三安集团，此后正式进军电子行业，并以光电和LED为主业。

2002年，三安光电第一片外延片研制成功；次年，三安光电便研制出我国独立知识产权的LED芯片，打破了过去LED芯片全部依靠进口的历史；到2008年，三安光电借壳天颐科技成功上市。

2018年，三安光电LED芯片产量高达9 112亿颗，销量8 385亿颗，实力强大。截至2018年，公司LED芯片产能占到国内总产能的58%。

2019年，公司扩张速度加快。

2019年1月，公司引入战略投资者兴业信托、泉州金控、安芯基金，计划向三安集团增资不低于54亿元；10月，长江安芯以59.6亿元增资三安集团，长沙建芯向三安电子增资70亿元；11月，三安光电非公开发行募资70亿元，其中先导高芯出资50亿元，格力电器出资20亿元。

据年报数据，2019年三安光电实现营收74.6亿元，净利润12.98亿元。

此外，三安光电预期将自2021年开始大量出货用于iPad与MacBook的mini LED显示屏晶粒，预计最快将于2022年出货。

封装测试：不被“卡脖子”

芯片做好后，得从晶圆上切下来，接上导线，装上外壳，顺便还得测试，这就叫封测。2018年，全球半导体封测行业市场规模达560亿美元，其中封测代工（OSAT）达281亿美元。

中国在芯片封装测试环节，已具备全球竞争力。中国台湾老大哥日月光常年占据第一名，全球市占率22%；长电科技、通富微电、华天科技作为大陆三大封测巨头，囊括了全球1/4的市场份额，均成功跻身全球前十大封测企业。

长电科技：绝地重生

目前，长电科技是全球第3大封装测试公司。2018年，长电科技在全球封测市场的份额为13.14%，技术水平世界领先。

而长电科技的发展却很坎坷，曾一度濒临倒闭。

上世纪70年代，全国各地掀起了一股晶体管创业热潮。跟随潮流，1972年长江内衣厂转型，成立了江阴电子厂（长电科技前身），但转型后的江阴电子厂业绩惨淡。

1988年底，32岁的王新潮被提拔为该厂副厂长，接手了这个烂摊子。1年后，便将厂子的成品率从50%提升到了70%～80%。

1994年，江阴电子开展封测业务。2003年，长电科技成功上市，到2005年，长电科技旗下长电先进建立了国内首条晶圆级封装生产线。

2015年初，當时全球排名第6的长电科技花了7.8亿美元（约47.8亿元）对全球排名第4的封测企业星科金朋进行了收购，上演经典“蛇吞象”。而此举使其成功打入世界一流客户供应链，敲开了高端客户的大门。

目前，长电科技是大陆唯一能够做50mm尺寸以上封装服务的公司，公司已具备60×60mm超大倒装封装技术，110×110mm超大封装项目在研。此外，中芯国际是长电科技的第二大股东，长电科技全面覆盖所有芯片封装类型，高通、博通和海思均是其公司客户。

根据财报显示，2019年长电科技营收达235.26亿元，其中研发投入为9.69亿元，占营收的4.12%。

通富微电：强强联合

作为全球第6大封装测试公司，截至2019年第三季度，通富微电封装测试业务在全球的市场份额为5.9%。

通富微电成立于1997年，于2007年在深交所上市，公司前身是南通晶体管厂。

1990年，厂子经营困难，石明达临危受命担任厂长，将业务转向集成电路。到1994年，通富微电建成年封装1 500万块集成电路的生产线。此后，与日本富士通、美国AMD公司合资建厂，凭着过硬的产品，通富微电驶入发展快车道。

2016年，公司收购世界半导体巨头AMD苏州和马来西亚槟城工厂各85%的股权，两厂拥有领先的封装倒装技术，通过收购技术互补，通富微电成功切入高端芯片封装市场，先进封装销售收入占比超7成，而AMD也成为其稳定的第一大客户。

此外，在客户资源方面，世界顶尖半导体公司如德州仪器、意法半导体、英飞凌、富士通等均是公司大客户，国际客户占比超70%。

通过“内生发展+外延并购”的发展模式，通富微电成功跻身全球封测行业前十之列。

资料显示，2019年通富微电封装测试的集成电路多达230亿块，实现营收82.7亿元，同比增长14.5%；研发费用约7亿元，同比增长20%以上。

华天科技：成本决胜

作为三巨头之一，华天科技在全球芯片封装测试领域排行第7。截止到2019年三季度，华天科技全球封测市场占有率为5.4%。

2003年，华天科技成立。同年，公司完成塑封电路加工量9.6亿块，销售收入1.53亿元。

为开拓国际高端客户，2018年华天科技和华天电子集团以30亿元收购马来西亚Unisem（友尼森）公司75.72%流通股。后者成立于1989年，主营封测业务，拥有高通、科沃、思佳讯等众多国际知名客户，2018年销售收入达14.66亿林吉特（约24亿元）。此次收购，使得华天科技加快打入国际市场，优化了公司客户结构。

此外，相比于其他同行业公司，华天科技独具成本优势。华天科技工厂地处天水、西安、昆山，动力成本、土地成本、人工成本较低，由此节约了公司管理费用。近5年来，华天科技管理费用占营业收入比例均低于11%。优秀的成本管控让华天科技在毛利率上略高于其他两家封测巨头，是3家封测企业中净利润最高的企业。

据年度报告显示，华天科技2019年共完成集成電路封装量331.88亿只，同比上升24.19%；营收达81.03亿元，同比增长13.79%。其中，研发费用为4.02亿元，约占营收的5%。

尽管与国际领先厂商相比，我国芯片各环节技术仍存在差距，但不可忽视的是，国内芯片产业链正不断完善。目前对于国内半导体企业而言，可能最需要的仍是耐心。