成熟工艺，中芯国际的护城河 - 这家国内晶圆代工企业剑指世界第二

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。