华虹能否和中芯国际一起铸就大陆晶圆代工双引擎?

2020-01-17 02:05:38 来源:网络

受到美国政策影响,台积电 14nm对华为供货受到限制的新闻近来引起广泛讨论,也让人们为华为捏了一把汗。

然而当前的情景正如《史记·淮阴侯列传》中韩信的话:其势非置之死地,使人人自为战。美国将“源自美国技术”的标准从 25%的比重下调至 10%。这让台积电在 14nm 对于华为的供货受到很大的影响。不过,台积电 7nm 源自美国技术比重不到 10%仍然可以继续供货。同时,14nm 在大陆晶圆代工厂已经有了替代方案。因此,局势对于华为而言虽然凶险但并不是死局。

华虹能否和中芯国际一起铸就大陆晶圆代工双引擎?

根据最新的市场消息,华为旗下的海思半导体已经下单中芯国际14nm 工艺,从台积电南京厂开始转订单。

当然,目前的国际形势并不见好转迹象,单纯一个中芯国际做替代并不保险。好消息是我们看到华虹在 14nm 崭露头角,进入良率爬坡阶段。

目前,国内晶圆制造的第一阵营包括中芯国际、紫光、华虹和华润,紫光专注于内存产品,华润是 IDM 类型,只有中芯国际和华虹侧重于类似台积电这样的晶圆代工。两者将有机会打造成为中国晶圆代工发展的双引擎。

回顾华虹的发展史,最开始要追溯到 1995 年开始实施的“909”工程。1995 年 12 月,作为中国电子工业有史以来投资规模最大的国家项目,“909”工程正式确定,其内容是建设一条 8 英寸、0.5μm 技术起步、月加工 2 万片的超大规模集成电路生产线。

“909”工程是原电子工业部与上海市政府“部市合作”的项目,主要载体就是华虹。1996 年,华虹微电子有限公司成立。

“909”工程是 20 世纪 90 年代第九个五年计划的一项,项目截止日期是 2000 年。华虹微电子成立之初,国外从业者对于该公司的成长并不看好,认为以当时中国集成电路的发展情况,设立这样的目标是不切实际的,更有甚者认为中国在集成电路发展上有“暴发户”心态。

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不过,国外从业者忽视了合资公司这个因素。改革开放之后,中国出现了大量合资公司,华虹微电子也借鉴了这个模式。1997 年,华虹 NEC 公司成立。华虹 NEC 由华虹微电子和日本 NEC、NEC(中国)共同投资成立,初始资本金为 7 亿美元。其中,华虹集团出资 5 亿美元,占有股份 71.4%。公司成立初期,很多华人工程师被派遣到日本进行技术培训。这些人认真学习日本先进的半导体制造技术的关键、细节、内容和管理经验。

其实,最先搭上 NEC 的并不是华虹微电子,而是首钢。世人对于首钢的了解更多是采矿和炼钢,其实首钢是一个综合型企业,现已成长为跨行业、跨地区、跨所有制、跨国经营的综合性企业集团。1991 年,首钢进入芯片制造领域,当时喊出来的口号是“首钢未来不姓钢”。那个时候,首钢制造芯片是按照 NEC 的图纸“依葫芦画瓢”。幸运的是,这样的方式赶上了当时产业的大爆发,首钢在 1995 年实现了 9 亿美元的营收。

从某种层面来说,首钢和 NEC 合作的“成功”让国家有了开展“908”工程和“909”工程的信心。

1999 年,华虹 NEC 正式投产。根据当时的记载,华虹 NEC 生产稳定、产品合格率高,8 英寸硅片的月投量比计划提前超过 5000 片,时间上大概超前了 7 个月,1999 年底已实现一万片生产能力。在华虹 NEC 筹备建厂的过程中,1998 年,华虹微电子更名为华虹集团。

由于各方的大力支持,以及工作人员的不懈努力,华虹 NEC 提前完成了“909”工程。2001 年,华虹 NEC 集成电路芯片生产线项目完成竣工验收。

在当时,8 英寸硅片代表着世界先进水平,在华虹 NEC 成功 8 英寸硅片量产之前,全球 8 英寸超大规模集成电路制造技术与市场都被国际厂商垄断。华虹 NEC 打破了这项垄断,但是有更大的挑战等待着华虹。

华虹 NEC 量产后,“909”工程领导讲了这样一句话:“通过 NEC 的帮助,中国拿到了一张国际半导体俱乐部的入场券,但这张入场券能在中国人手中攥多久,却要看我们到底能不能拥有自主的知识产权。”这句话真的是高屋建瓴,政策可以帮助实现从 0 到 1,但是这个 1 后面是归零还是到 100,还是要看公司自己的造化。

由于当时国内集成电路整个产业链都很薄弱,实现量产的华虹 NEC 实际上并没有多少国内客户可做,公司的主要业务都来自于国际客户需求。而且,刚刚投产就实现盈利的华虹 NEC 之后遭到当头一棒。IT 产业泡沫引起的内存震荡让华虹 NEC 的产线着实尴尬,不得不走上转型的道路。

那场 IT 泡沫影响的是全行业,不仅是内存芯片,各类型芯片都跌入低谷。2001 年,华虹全年亏损达到 13.84 亿元。

华虹能否和中芯国际一起铸就大陆晶圆代工双引擎?

本来,如果没有这场 IT 泡沫,华虹的发展将如其名字中的后一个字——气贯长虹,但是这场科技劫难让世人重提“908”工程往事。

开始于 1990 年的“908”工程的目标是用 5 年的时间建成一条6英寸 0.8~1.2μm 的芯片生产线,项目的主体是无锡华晶。华晶的芯片制造技术来源于美国朗讯,但是直到 1997 年,华晶的产能仅仅是尴尬的月产 800 片。后来是张汝京接管后力缆狂澜才让这个项目在 1999 年完成了验收。对于国产集成电路制造来说,“908”工程属于逝去的 5 年。

因为华虹初期从规划到量产的快速进行,舆论本来已经忘记了“908”工程失败的惨痛。然而,当华虹业绩不好的时候相当一部分媒体又开始大肆宣扬“砸钱是搞不成集成电路”的理论,导致政府层面对于华虹的未来发展信心不足。这之后很长一段时间,华虹没有拿到政府的大规模投资。

2003 年,华虹集团从日方收回华虹 NEC 经营管理权,开始了自主经营。为了避开“908”工程的弊端,华虹从一开始就是走市场导向,2001 年它开始孤立无援,而 2003 年后它更是要独自面对。

从 2001 年到 2010 年这十年的时间,我们在华虹官网上看到的进程寥寥,能够称之为公司发展里程碑的可能要算 2009 年华虹集团实施战略重组。

华虹能否和中芯国际一起铸就大陆晶圆代工双引擎?

图片来源于华虹集团官网

21 世纪第一个十年,走的跌跌撞撞的大陆集成电路制造企业不仅有华虹,成立于 2000 年的中芯国际同样日子不好过。虽然凭借张汝京的个人关系,以及其对于代工产业的大局观让中芯国际很快就有了自己的产线和单子,但是和台积电持续不断的官司还是让中芯国际在 2009 年时亏损额度达到 9.6 亿美元。因此,这十年对于中国集成电路制造来讲是灰色的十年。

华虹的转机在 2010 年。那一年,“909”工程开始了第一阶段的升级改造,12 英寸晶圆制造项目启动建设。目标是在张江建设一条 12 英寸、90-65-45nm 技术工艺等级,月产 3.5 万片晶圆的集成电路生产线。华虹集团出现了一个全新的成员——华力微电子。

华力微电子成立于 2010 年 1 月,是国家“909”工程升级改造的主体。2010 年 1 月,“华力一期”12 英寸晶圆项目正式启动。同年 11 月,第一台工艺设备 Arf 光刻机进场。

到了 2011 年 4 月,“华力一期”55nm 工艺产品开始流片。“华力一期”于 2015 年 3 月完成验收。现在,华虹官方称其为“华虹五厂”。

2016 年年底,“909”工程二次升级改造项目启动,目标是投资 387 亿元,建设一条 28-20-14nm 工艺等级、月产能 4 万片晶圆的 12 英寸生产线。当时的要求是 2018 年试生产。

2018 年 5 月,来自 ASML 的 NXT 1980Di 光刻机进场。当时,该设备是中国大陆集成电路生产线上最先进的浸没式光刻机。

2018 年 10 月,“华力二期” 经过 22 个月的工期建设正式投产,规划月产能为 4 万片晶圆,工艺技术从 28nm 起步。不过,初期只有 1 万片的产能。

“华力二期”也就是华虹六厂,其建成投产后,华虹的工艺覆盖了 0.5μm 到 14nm,重点从事逻辑芯片的生产。到了 2020 年 1 月,华虹六厂产能已经爬坡到 2 万片。

华虹六厂保持的快速建厂记录很快就被华虹七厂打破了。华虹七厂是华虹半导体位于无锡的集成电路研发和制造基地(一期)12 英寸生产线建设项目,开始于 2018 年 3 月。

华虹集团董事长张素心用数字讲述了华虹七厂的速度,他表示:“不到 19 个月里,华虹无锡基地在一片空地上造出了 20 万平方米的厂房,全长超过 7 公里的自动化搬运系统轨道,面积将近 3 万平方米的洁净室。”这样的速度被称为“华虹速度”或者“华虹速度+无锡效率”。

华虹七厂的建成让华虹成为国内唯一一家连续两年里建成两条 12 英寸生产线的企业集团。

2020 年 1 月 12 日,华虹集团在无锡新完工的华虹七厂研发大楼召开全球供应商座谈会。期间,华虹集团首次对外发布 14nm 工艺的详细良率情况。华虹集团总工程师赵宇航表示,14nm FinFET 工艺已经全线贯通,SRAM 良率 25%,2020 年将快速推进。

回顾华虹发展的 25 年,最开始壮志凌云,中间步履蹒跚,近来又重拾雄心。不过,这样的评价更多是外界给予华虹的。能够一次又一次承担国家级项目,能够在市场化情况下坚持至今,相信华虹人自始至终都是憋着一股子劲的,为了证明当初国家发起“909”工程是正确的。到目前为止,华虹集团下面下辖 9 家企业,包括上海华虹宏力半导体制造有限公司、上海华虹计通智能系统股份有限公司、上海集成电路研发中心、上海虹日国际电子有限公司、上海华虹挚芯电子科技有限公司、华虹国际(美国)有限公司、上海华力微电子有限公司、上海华虹科技发展有限公司和华虹半导体(无锡)有限公司。

不出意外的话,华虹将在 2022 年前后实现 14nm 客户导入。在先进工艺上,华虹将和中芯国际一起扮演大陆集成电路制造的“双骄”。2018 年,中芯国际与华虹半导体上榜 2018 年世界晶圆代工 Top10,两家企业占到前十大企业总值的 8.35%,占到全球晶圆代工总额的 7.74%。

华虹能否和中芯国际一起铸就大陆晶圆代工双引擎?

未来,中芯国际和华虹面临的发展阻碍虽有些许差异,但也大致相同。

尽管中芯国际已经量产 14nm,且华虹也在 14nm 处于良率爬坡阶段,但是集成电路制造依然是大陆集成电路产业的短板。目前,主流的国产芯片基本都是国际和台湾工厂代工制造。打消他们的顾虑让其转投入中芯国际或者华虹的产能中,这是首要挑战。

其次,从目前华虹的毛利率来看,和行业龙头台积电相比还有非常大的差距。此前,华虹在发布 2019 年第三季度财报时,也对第四季度财报做出了预计,该公司预计 2019 年第四季度销售收入约 2.42 亿美元左右,毛利率约在 26%到 28%之间。我们再来看台积电的毛利率,台积电 2019 年第四季度的毛利率为 50.2%。净利润是公司可以拿去再投资、再开发的真金白银,在营收和毛利率双双都不及台积电的情况下,华虹此后的追赶过程将异常“吃力”。

根据统计,2014 年到 2018 年台积电研发投入为 500 亿美元,2019 年投入超过 100 亿美元。而华虹的整体营收在 2019 年也才刚超过 110 亿元。在这方面,华虹和台积电的差距还是明显的。如果在更先进工艺节点迟迟看不到进展,三星和台积电必然将采用种种办法对付大陆晶圆代工厂,包括某些节点上面的价格战。

好消息是大陆的集成电路制造有大基金做支援。不过要弥补单一企业在投资上和竞争对手的差距,靠“分散型”投资的大基金还远远不够。

中国半导体行业协会副理事长于燮康此前在第二十二届中国集成电路制造年会上分享的观点中,有两点是针对于集成电路制造的,对华虹这样的晶圆代工企业的发展至关重要。其一是顶层,规划解决乱散局面,尤其是大直径先进工艺芯片领域的投资,必须谨慎,要体现国家意志;其二是对于前期投资的重点项目应加大力度投资,帮助度过产能爬坡,进入企业盈利期。要想打造大陆晶圆代工的“双引擎”,这两点必须都要落到实处。

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