中国集成电路制造业发展前景展望
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作者:滕冉
2019年集成电路制造业销售额已达到2110.4亿元，首次超过2000亿元，但增速下降到16.1%，比上年降低了约9.5个百分点
我国集成电路制造业发展现状
2019年以来，我国12英寸生产线的数量和占比持续增加。从制造产能来看，国内目前12英寸产能约100万片/月，未来规划产能超过200万片/月。从生产线分布来看，国内集成电路生产线主要集中在以上海、江苏、安徽、浙江为代表的长三角地区，以深圳、广州为代表的珠三角地区，以北京、天津、大连为代表的京津冀环渤海地区，以武汉、成都、重庆、西安为代表的中西部地区。经过20余年的快速发展，2019年集成电路制造业销售额已达到2110.4亿元，首次超过2000亿元，但增速下降到16.1%，比上年降低了约9.5个百分点（图1）。
一大批重点龙头企业快速成长并不断升级。中芯国际是中国大陆具有大规模生产和先进工艺技术的集成电路芯片制造企业，2019年中芯国际在先进制程方面取得突破性进展，第一代14 nm FinFET技术进入量产阶段，在2019年第四季度贡献约1%晶圆营收，第二代FinFET技术平台持续获得客户导入。华虹半导体12英寸生产线建成投产，在嵌入式非易失存储器、微控制器等领域新平台研发顺利推进，为客户提供良好的差异化服务。华润微电子2019年成功过会，成为科创板红筹上市第一股，公司的制造资源在国内处于领先地位，目前拥有6英寸晶圆制造年产能约为247万片，8英寸晶圆制造年产能约为133万片，合计8英寸晶圆270万片，产能排名全国第三。此外，武汉新芯、上海积塔、方正微电子、晶和集成等企业也都取得不俗成绩。
技术发展趋势及行业特点
集成电路制造业共有两大特点。
一是生产线及相关研发成本投入巨大。集成电路制造业的研发、生产线建设投资额高居当前电子信息制造业榜首。并且，伴随制造工艺的提升，制造企业研发、生产成本快速增加。一条月产能3.5万片的12英寸14 nm制程产线的投资规模近百亿美元。在研发方面，以中芯国际为例，公司2017—2019年研发投入分别为35.8亿元、44.7亿元及47.4亿元，占营业收入的比例分别为16.72%、19.42%和21.55%。
二是生产线主体集中，区域分散。集成电路制造企业为充分挖掘资源优势，将制造工厂分布建设到全球各地。以英特尔公司为例，其制造工厂遍布美国、中国、以色列、爱尔兰等国家。产能的分散式布局让英特尔公司能够充分利用各地优势资源，有 效 降 低 投 资 和 生 产运 营 成 本 ， 同 时 靠 近下游客户，增加市场影响力。
未来集成电路制造业将沿着三大趋势发展。
一是集成电路制造工艺有望延续“摩尔定律”继续发展。伴随着晶体管尺寸逐步逼近物理极限，集成电路制造工 艺 研 发 难 度 不 断 增加 ， 研 发 成 本 快 速 上升。在EUV光刻机等新设备和GAA-FET等新器件结构新工艺的帮助下，全球领先企业技术将继续遵循“摩尔定律”发展，台积电、三星、英特尔、中芯国际等企业纷纷发布了未来技术路线图。
二是半导体产品应用多元化推动了特色工艺制造的蓬勃发展。相较于成熟制程和先进制程，特色工艺不单纯追求工艺线宽，更要兼顾各种器件的构造。特色工艺的半导体产品（高压电路、MEMS传感器、射频电路和器件等）的研发是一项综合性的技术活动，涉及工艺研发与产品设计研发的多个环节。以高压工艺为例，需要系统地进行工艺平台建设、器件结构研究、模型参数提取、设计环境建设、线路架构设计、验证、应用系统研究以及质量评价体系方面的研究工作，才能建立完善的有特色工艺线体系。
三是差异化产品需求助推制造业新路径发展。随着5G、物联网、人工智能等市场的快速发展，整机厂商对芯片的需求变得越发多元，不同应用场景对于芯片计算速度、功耗、成本的要素拥有着差异化的需求。各大研究机构和主要厂商开始探索新的制造路径。其中，由于使用SOI硅片制造的芯片由于具有更低功耗等优势，格罗方德、三星等制造企业积极布局SOI市场，FD-SOI、RF-SOI等制造技术正在建立自己的生态圈。集成电路制造工艺正在沿着多种方向进行发展。
我国同国际先进水平的差距
“十三五”期间，我国通过设立国家产业投资基金、加大金融支持力度等方式，加速发展集成电路制造业并突破关键装备和材料的研发，但在先进工艺领域和特色工艺领域与全球先进水平还存在一定差距。在先进工艺领域，我国同国际领先水平存在1—2代的技术差距。2018年，台积电率先实现7 nm工艺制程的量产，目前台积电5 nm制程进展顺利，预计年内可以进行量产。2018年中芯国际14 nm芯片研发成功，2019年第四季度正式量产。现今，中芯国际正在加速追赶国际先进水平，第二代FinFET技术平台也将持续客户导入。在特色工艺领域，特色工艺制造技术工艺种类较多，技术评判不单以工艺制程为准绳，评判标准较为多元。国内拥有特色工艺生产能力的企业包括中芯国际、华力微电子、华虹宏力、华润微电子、上海积塔等，覆盖了BCD、MEMS、RF等主要生产工艺。相比于以IDM模式为主的国际特色工艺领先企业，我国特色工艺制造企业仍需提升协同设计、应用的能力，不断满足客户的定制化需求。
我国集成电路制造业发展面临的机遇与挑战
我国集成电路制造業发展面临以下机遇，一是产业融资环境明显改善，有效缓解企业资金需求。由于企业自身资金有限，建设集成电路制造生产线所需的大额投入成为阻碍企业进行扩产的关键阻碍。现今，伴随着国家成立科创板以及各地产业投资基金的广泛设立，产业投资基金通过股权投资方式等，可很大程度缓解我国集成电路制造企业的融资问题，我国集成电路制造企业迎来难得的发展机遇。
二是制造代工模式发生转变，为制造代工企业带来更加广阔市场。近30年来，越来越多采用IDM模式发展企业转型为Fabless、Fablite模式，集成电路产业专业分工模式逐步成为主流发展模式。
由此为专业代工企业在制造增量市场及存量市场提供更广阔的发展空间。目前我国集成电路制造企业以专业代工为主，专业代工市场的不断扩大有利于我国集成电路制造企业获得新市场。
与此同时，我国集成电路制造业发展也面临挑战，一是先进工艺制造技术的高昂研发费用，正逐步提高行业进入壁垒技术升级带来的研发费用高涨已经成为制造企业从事先进工艺研发的最主要障碍。2018年，台联电宣布放弃12 nm以下先进工艺研发，格罗方德宣布放弃7 nm工艺研发。现今，从事7 nm及以下工艺研发的企业只剩台积电、三星、英特尔三家。目前，我国集成电路制造龙头企业的国际竞争力虽然在快速提升，但规模同台积电、三星等国际龙头相比还存在较大的差距。2019年，三星宣布计划在2030年前投资1160亿美元巩固其半导体巨头地位。巨大的先进工艺研发费用同样成为我国集成电路制造企业从事进一步研发的关键阻碍。
二是先进工艺研发工程化举措加剧领军企业技术进步。目前，台积电等领先企业采用工程化方式开展先进工艺研发工作，即通过投入更大量人力、物力、财力换取研发速度的提升。以台积电为例，研发线按照量产标准进行建设，制定产出目标，研发阶段产出目标超过5000片/月，已经非常接近量产数据。由此带来公司研发制造线可以直接通过完全复制的方式导入生产线，大幅提高研发效率。国内企业由于自身营收规模有限，研发投入总额较小，研发制造线无法实现规模化。在实际量产阶段还要进行二次研发，技术迭代速度和量产效率落后于国际领先企业。
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