中國的集成電路產業雖然一直在蓬勃發展,但是前方的挑戰也很多

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中國計劃建設30個晶片設施,包括10 / 7nm晶片工藝,但貿易戰和經濟因素可能會減緩該計劃的進展。

儘管貿易緊張和集成電路市場放緩,中國仍繼續推進其晶片代工行業,對新晶圓廠和新技術進行大量投資。

根據SEMI世界晶圓廠預測報告的數據,中國擁有世界上最多的晶圓廠項目,有30個新的設施或線路在建或在繪圖板藍圖上。據SEMI稱,其中13家晶圓廠是以代工市場為目標。其餘設施面向LED,內存和其他技術。

和以前一樣,中國的晶片代工業分為兩大類 - 跨國和國內供應商。直到最近,這兩類代工都在使用舊技術。但總部位於台灣的台積電最近在中國開始生產16nm finFET,而中芯國際今年有望成為第一家進入14nm finFET競爭的國內代工廠商。中芯國際的舉動將使其與一些外國競爭對手相提並論。此外,中芯國際已獲得100億美元的資金,用於開發10nm和7nm工藝。

但是,中國將建造所有30個晶圓廠是值得懷疑的。目前還不清楚它是否可以發展10nm或7nm工藝技術。在可預見的未來,中國的大部分代工廠產量仍然集中在28納米及以上工藝水平上。

但憑藉數十億美元的資金,中國政府決心發展國家集成電路產業以應對貿易逆差。中國擁有相當規模的國內集成電路產業,但該國的絕大多數晶片都是從國外供應商那裡進口的。作為回應,中國政府一段時間以來一直在投資其國內集成電路產業。它還吸引了一些跨國晶片製造商在中國建立存儲器和代工廠。

雖然這些努力得到了回報,但目前的IC放緩,再加上美中貿易緊張局勢,正在給中國的內存和代工廠商帶來一些阻力。一些晶片製造商正在減緩其在中國的晶圓廠擴張計劃,而其他一些正在推遲他們的項目。

不過,一些代工廠商正在中國擴張。雖然有些人試圖進入高端市場,但大多數人都陷入了更為成熟的工藝節點上,而中國和其他地方的競爭非常激烈。在一個流行的工藝節點尤其如此。 IC Insights總裁比爾麥克萊恩說:「他們都備受支持,特別是28納米。」 「代工廠談論28納米的產能過剩情況持續了幾年。他們不是在談論幾個季度。他們正在談論這個話題很多年。「

總而言之,中國仍然是一個充滿活力的晶片代工市場。國內代工廠商繼續獲得成功,儘管他們不會很快占據主導地位。根據IC Insights的數據,總體而言,中國公司在鑄造市場的份額預計在2018年僅達到9.2%,高於2017年的9.1%。

儘管如此,中國仍有許多重大代工廠。這裡是最新的分布情況:

  • 台積電將在新的中國工廠擴大其16nm finFET產量,並可能計劃建設另一家工廠。
  • 聯華電子計劃擴大其在中國的200毫米產能,並繼續在300毫米晶圓廠生產40納米和28納米工藝節點的晶片。
  • GlobalFoundries和TowerJazz正在中國建造工廠。據報導,最新可能的進入這個行業的是台灣的富士康,該公司計劃建造一個晶圓廠和晶片代工廠。
  • 在國內方面,中芯國際和上海華力正在瞄準14nm工藝節點。此外,一些國內供應商正在擴大其200毫米和300毫米晶圓的產能。

中國製造和貿易戰

多年來,中國已經推出各種舉措來推動其國內集成電路產業的發展。在外國公司的關注和幫助下,中國在20世紀80年代和90年代推出了幾家聯合晶片企業,隨後於2000年成為中國最大的晶片代工廠商 - 中芯國際(SMIC)。

大約在那個時候,晶片原始設備製造商開始將其大部分生產轉移到中國。由於對集成電路的需求增長,中國最終成為全球最大的晶片市場。

然而,中國的IC產業只能滿足一些需求,中國被迫從外國供應商進口大多數IC。據Gartner稱,到2015年,中國僅在集成電路上積累了1500億美元的貿易逆差。

據IC Insights稱,2013年,中國消耗了820億美元,占全球晶片的30%。但據該市場研究公司稱,2013年中國的IC產量為103億美元,僅占全球晶片產量的12.6%。

當時,中國也發現自己落後於IC技術的發展。首先,它的IC產業現代化已經很晚了。此外,美國和其他國家對中國實施嚴格的出口管制法規,這阻止了設備供應商將最新的晶片生產裝備運往中國。最近,中國已經放寬了許多出口管制措施。

作為回應,中國政府於2014年公布了一項新計劃,被稱為「國家集成電路產業發展指南」。該計劃旨在加速中國在集成電路發展上的努力,比如採用14nm finFET,存儲器和先進封裝技術等。為了幫助它的晶片事業發展,中國向這個領域投入了數十億美元。

中國這些項目和其他項目的總體目標是減少對外國晶片供應商的依賴。 「這是中國的問題。這些項目不受市場需求的驅動。它受政策驅動。他們希望建立獨立於海外供應商的能力,「SEMI行業研究和統計主管Clark Tseng說。

然後,在2015年,中國推出了另一項名為「中國製造2025」的計劃。目標是增加10個關鍵領域的晶片組件的國產化內容包括 - IT,機器人,航空航天,航運,鐵路,電動汽車,電力設備,材料,醫藥和機械等。

作為這些努力的一部分,中國希望在集成電路中變得更加自給自足。據IC Insights稱,它希望將其國內IC產量從2015年的不到20%增加到2025年的70%。

為實現這些目標,中國不僅要開發自己的晶片技術,還要收購外國公司以獲取技術。

它的採購策略沒有按計劃進行,至少目前如此。雖然中國購買了幾家小型外國IC供應商,但其戰略在2015年試圖收購總部位於美國的美光科技公司時脫軌。這筆交易將使中國擁有龐大的存儲技術組合,由於美國考慮國家安全問題而此收購計劃沒有成功。

從那以後,中國在集成電路方面取得了一些進展,但它沒有實現目標。它仍然進口大部分IC。根據IC Insights的數據,2018年,中國生產的晶片占世界晶片產量的15.3%,高於2013年的12.6%。

圖1:中國的IC市場與生產趨勢。資料來源:IC Insights

這是中國問題中最不重要的。去年,川普政府開始與中國發生貿易戰,原因有兩個。首先,中國與美國的貿易順差很大。其次,根據川普政府的說法,美國的公司一直是中國智慧財產權盜竊的主體,而這在很大程度上是不受制約的。

作為回應,美國去年對價值2000億美元的中國商品徵收10%的關稅。中國對600億美元的美國進口產品徵收10%的關稅進行報復。美國表示,它希望將中國商品的關稅提高到25%,但這一行動已被推遲。然後,在另一項措施中,美國去年限制向中國DRAM有希望的金華集成電路有限公司(JHICC)出口晶圓廠加工設備。 JHICC面臨一些法律和智慧財產權問題。

總而言之,SEMI估計這些關稅將使半導體公司每年損失超過7億美元。 「貿易糾紛很快就會失控,」Semico Research製造業常務董事Joanne Itow指出。 「合作夥伴關係,採購和庫存水平都受到不確定性增加的影響,我們已經看到很多公司制定了應急計劃方案。」

此外,貿易問題使中國感到不安。 「中國有點從中國製造2025年的目標上回退。部分原因可能是貿易問題。這項「中國製造」活動和這些激進的目標確實讓外國政府對中國保持警惕,「IC Insights的麥克萊恩說。

然而,還有待觀察的是,中國是否會繼續追求其咄咄逼人的目標。在地緣政治問題上,中國對晶片的需求正在放緩。這正在影響越來越多的供應商,如Apple,Intel,Texas Instruments和TSMC。

根據IC Insights的數據,由於內存和其他因素的放緩,預計2019年中國的晶片銷售僅增長3%,而2018年的增長率為21%。該公司指出,總體而言,今年全球晶片市場將只增長2%。

還有其他不祥的跡象。根據IC Insights的數據,2018年中國純代工廠的銷售額達到106.9億美元,比2017年增長41%。但到2019年,中國的代工廠銷售預計將放緩至10%左右。 「一些中國的無晶圓廠公司做得很好。海思就是一個例子。他們基本上是華為的主要供應商。華為在智慧型手機業務方面做得很好,「麥克萊恩說。 「然而,在代工領域,中國的增長有點誤導。特別是在2018年上半年,加密貨幣設計推動了很多增長。去年比特幣受到了巨大衝擊。這剝奪了中國市場發展的大量動力。「

中國仍在繼續增加代工能力。 SEMI分析師Christian Dieseldorff表示,「在2018年及以後開始建設的30個晶圓廠和生產線中,有13個用於代工廠。」 「截至2018年底,我們的數據顯示,在中國200毫米當量的代工能力為130萬wpm每分鐘。而全世界每分鐘約有700萬wpm。這包括IDM代工廠的能力。「

這些數字包括200毫米和300毫米晶圓廠。根據Dieseldorff的說法,中國共有六個200毫米的設施。

同時,從設備的角度來看,這是一幅複雜的畫面,SEMI在2019年將中國晶圓廠設備支出預測從170億美元降至120億美元左右。因此,根據SEMI的數據,2019年,中國的晶圓廠設備支出預計將達到119.6億美元,比2018年下降2%。

「我們修改了對2019年的預測,我們仍然預計2020年中國將實現非常健康的增長。我們在未來兩年縮減了部分產能提升計劃。但是,中國還有很多內存項目,比如三星,SK海力士甚至英特爾。對中國的投資依然強勁,「SEMI的Tseng說。 「與三星相比,SK海力士今年將在中國投入更多資金。這是因為他們在無錫有一家新工廠。

「我們縮減預測的原因是中國部分。我們認為他們不會像他們宣布的那樣快速增長。福建的DRAM項目有可能基本停止。合肥項目一直非常低調。總的來說,進展比他們宣布的要慢。它也比我們預期的要慢,「曾說。 SEMI分析師指的是位於福建的JHICC,一家 有希望的DRAM廠商。另一家中國DRAM供應商Innotron位於合肥。

其他人看到類似的模式「國內半導體公司已經花了不少錢。而且,2018年所有主要設備供應商的業務都在增長,「VLSI Research總裁Risto Puhakka說。 「現在,有跡象表明,它將像其他行業一樣放緩。在中國,你有兩個不同的群體。一,你有國產的中國公司。然後,你有跨國公司。跨國公司在很大程度上不會增加??資本支出。那麼,你有國產廠商。他們的項目沒有任何措施。他們會花一些錢,但看起來他們去年獲得了大量的設備,大約50億美元。他們現在有很多工具。「

大多數人看到2019年設備增長平穩。「我不認為中國整體晶圓廠設備市場在18年到19年間會發生顯著變化,」KLA高級副總裁兼首席營銷官Oreste Donzella表示。 「混合不同。我們看到更多的代工廠和更少的內存廠商。我們看到更多的外國投資而不是本地投資。「

關於整個IC市場,Donzella說:「對於內存廠商,我們現在看到的是一個明確的放緩。在令人難以置信的一年之後,我看到了19年資本市場的資本支出減少。在NAND中,它將在19年適度下降。我們相信代工廠會上升。問題是代工廠會增加多少。「

跨國晶片代工廠商的景觀

中國有幾家跨國代工廠商。去年,由於加密貨幣的繁榮周期,台積電實現了重要的一年。台積電為中國和其他地方的加密貨幣系統公司生產晶片。

現在,該公司正遭受比特幣的破滅。由於智慧型手機和加密貨幣的放緩,台積電在第四季度業績中表現不一,前景疲弱。

目前尚不清楚這是否會影響台積電在中國的晶圓廠計劃。多年來,該公司在上海經營一家200mm晶圓廠。

去年,台積電開始在南京的一家新晶圓廠增加16nm finFET。 300毫米晶圓廠的產量為每小時10,000wpm,並計劃在年底前提高到每小時20000wpm。

圖2:中國主要IC製造商資料來源:IC Insights

FinFET代表著中國的一次重大飛躍。多年來,中國的晶片生產僅限於28nm及以上的傳統平面電晶體,FinFET用於16nm / 14nm及更高工藝節點。在finFET中,通過在鰭片的三個側面中的每一個上實施柵極來實現對電流的控制。

台積電的南京晶圓廠正處於第一階段,其他三個階段正在進行中。據消息人士稱,最初,該公司計劃在某個時候將7納米工藝轉移到南京的第二個工廠。消息人士稱,現在,台積電正在重新考慮其第二階段針對16納米或12納米的計劃。

並非所有工藝流程都處於領先地位。例如,UMC多年來一直在蘇州200mm晶圓廠生產晶片。聯華電子計劃在全球200毫米容量短缺的情況下擴建該晶圓廠。

「這仍然按計劃進行,」聯華電子聯合執行長Jason Wang在最近的一次電話會議上表示。 「我們仍然對8英寸的前景充滿信心。」

與此同時,2017年,聯華電子在廈門的一家300mm晶圓廠投資生產。晶圓廠正在加速向40納米和28納米工藝發展。

圖3、2018年半導體單位出貨量首次超過1萬億台設備

對40nm的需求是穩定的,但是對於所有代工廠商而言,28nm已經陷入供過於求的模式。 「28nm將保持平穩。 28nm可能會經歷未來幾年的產能過剩局面,「王說。

同時,GlobalFoundries正在成都建設一座300毫米晶圓廠。此前,目標是在晶圓廠開發180nm / 130nm工藝。然而,去年,該公司改變了其計劃,針對其22nm FD-SOI技術(稱為FDX)的晶圓廠。但它沒有提供完成工廠的時間表。

GlobalFoundries還在德國工廠擴大22nm FD-SOI。儘管如此,該公司看到FD-SOI在中國的興趣日益濃厚。 GlobalFoundries執行長湯姆?考菲爾德(Tom Caulfield)表示,「FDX技術特別適合中國市場,我們繼續看到其在5G,物聯網和邊緣計算領域的強勢增長潛力。」

據報導,合同製造巨頭富士康正在洽談在珠海建造一座300mm晶圓廠。該工廠是富士康與夏普的合資企業,將用於專屬和代工目的。富士康尚未正式宣布。

國內晶片廠商

中國還有超過六家國內代工廠商。中芯國際是最大的一家。華虹集團是中國的另一家代工廠商。其他供應商包括ASMC和CSMC。

2019年是中國最先進的國內鑄造中芯國際的重大考驗。中芯國際最先進的技術是28nm,儘管它在這個領域一直在努力爭取它的產量。

相比之下,台積電十年前推出了28nm。該代工廠目前正在加速7納米,研發中的波長為5納米和3納米。

GlobalFoundries,三星和聯華電子提供28nm,他們正在增加14nm。但就目前而言,GlobalFoundries和UMC已停止超過14nm和/或12nm晶片工藝的發展。

圖4、2019年半導體出貨單位預測

三星正在加速7nm和其他節點,研發領域為3nm。英特爾繼續增加14納米,10納米正在開發中。 (英特爾的10nm在商業代工廠大致相當於7nm。)

中國在加工技術方面落後。因此,2015年,中芯國際,華為,Imec和高通在中國組建了一家聯合研發晶片技術企業,計劃到2020年開發14nm finFET。

憑藉這項技術,中芯國際將很快進入14nm finFET市場。 「我們正在走向(2019年)下半年的風險生產,」中芯國際聯合執行長梁蒙松在最近的一次電話會議上表示。

然而,還有待觀察的是,SMIC是否能夠以良好的產量批量生產finFET。 Gartner的分析師Samuel Wang說:「隨著finFET的知識和工藝模塊配方越來越多,中芯國際開發它只是時間問題。」 「產品上市時間至關重要。如果早,他們就能成功。如果為時已晚,則更具挑戰性。「

如果中芯國際可以批量生產14nm finFET,那麼它將使該公司與幾家外國競爭對手相提並論。不過,短期內,中芯國際的14納米產能仍然很小。

中芯國際並沒有停滯不前。在中國政府的資助下,它計劃在新的300mm晶圓廠開發更先進的工藝。 「中芯國際正在籌集100億美元用於14nm,10nm和7nm的容量。國際商業戰略(IBS)執行長漢德爾·瓊斯(Handel Jones)表示,到2021年,它們將在第四季度每月生產70,000片晶圓。 「這座建築很大。他們買了一些設備,但沒什麼重要的。「

圖5、中芯國際的28nm工藝

中芯國際也面臨著一些挑戰: 14nm finFET難以開發,但7nm代表了一個巨大的飛躍。在每個工藝節點,技術挑戰和成本都在上升,並且由於IC設計成本的飆升,能夠負擔得起這些工藝節點的客戶更少。這些過程也變得越來越複雜,很難找到影響產量的致命缺陷。此外,圖案化仍然具有挑戰性。在7nm期間的某個時刻,有些人希望插入極紫外(EUV)光刻技術,這一舉措會給這種工藝帶來更大的風險。而這只是冰山一角。

此外,除了中芯國際外,華虹集團也是中國的一員。 HHGrace和華虹半導體是該集團內的兩家代工廠商,提供200mm代工服務。華虹還在無錫建立一個新的300mm晶圓廠,用於成熟工藝。

華虹集團的另一個成員上海華力有一個新的300毫米晶圓廠,計劃增加28納米。在某些時候,該公司的目標是14納米工藝。

其中一家新的代工廠商是CanSemi Technology,該公司正在廣州建造一座300mm晶圓廠。有一段時間,CanSemi由中芯國際前總裁Richard Chang領導。

由於其領導人已經離職,CanSemi的未來尚不清楚。 「CanSemi似乎存在,」Gartner的王說。 「理察·張已離開創辦了一家新公司。」

從正確的角度來看,中國的集成電路產業一直在蓬勃發展。但是,現在中國面臨經濟放緩,更不用說貿易戰,所以也許IC進展也會被推遲。

(完)


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