中芯国际N+1工艺如何破局

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[TechWeb]2020年7月14日，就在几天前，SMIC向外界宣布，SMIC在科技板块的发行价定为每股27.46元。根据SMIC的最新公告，实际募集资金超过300亿。

资料来源:SMIC

据此前报道，科委筹集的资金约40%用于投资12英寸芯片sn1项目，约20%作为公司先进成熟技术研发项目的储备资金，约40%作为补充营运资金。

此次募捐的具体安排如下。董事长周6日在投资者交流会上指出:

12英寸芯片sn1项目:

12英寸芯片sn1项目的载体是SMIC。项目计划月生产能力为35000件，月生产能力已建成6000件。这是中国大陆第一条finfet工艺生产线；同时，它也是SMIC R&D和14纳米以下先进工艺大规模生产的主要承载平台。

先进成熟技术研发项目储备资金:

它计划用于研发14纳米以下的先进工艺和28纳米以上的成熟工艺。其中，14纳米是中国大陆最先进的铸造技术；然而，14纳米以下的工艺仍处于研发阶段。

专为28纳米及以上的成熟工艺而开发，主要用于满足市场上成熟工艺产品的需求。公司计划筹集资金，用于推进先进工艺能力建设，提高工艺技术水平，进一步培养R&D行业人才。

本月，在科学技术委员会上市后，将筹集大量资金，但除了这些投资者之外，实际上还有相当数量的政府资金。

芯片制造工艺和市场需求

从半导体制造工艺的角度来看，同一芯片制造公司的工艺规模越小，其制造水平就越高。例如，SMIC的14纳米工艺比SMIC的28纳米工艺更先进。然而，SMIC的14纳米工艺和TSMC的14纳米工艺不能直接比较，需要更多的参数来衡量它们的水平。

那么什么是芯片设计企业的好流程呢？从技术角度来看，工艺越先进越好。然而，企业在选择技术时，往往会考虑技术以外的许多因素。

价格:

在当今各种芯片市场中，以cpu和gpu为首的高端芯片一直在追求最新、最先进的半导体制造技术。这些芯片可以真正提高芯片性能，降低芯片功耗，具体取决于工艺。但市场上仍有大量不需要最先进技术的芯片。这些芯片没有cpu那么多功能，所以结构简单。在这种情况下，与先进技术相比，企业会更愿意选择成熟技术，毕竟成熟技术的成本更低。

设计体验:

目前，国内有几家公司，如华为和寒武纪，有在先进半导体制造技术下设计芯片的经验，但很多企业没有这样的设计经验。公司贸然尝试新技术是一个冒险的决定，尤其是当现有技术能够满足市场需求的时候。

产量:

一般来说，工艺越先进，产量越低，尤其是制造商推出的新工艺。低产量将导致低生产能力。如果强制选择最先进的制造工艺，低产量很可能导致低生产能力，这将拖累整个供应链。例如，如果采用最先进的制造技术，一部手机的中央处理器每月可以生产20件。如果采用更成熟的制造工艺，每月可生产1000件。如果手机制造商每月销售800部手机，强行选择最先进的制造技术无疑会拖垮整个供应链。

功耗和热结构设计:

对于许多移动设备，芯片功耗非常敏感。在一定的电池下，芯片功耗越低，移动设备的续航能力越强。热结构设计主要考虑芯片的散热。大多数cpu芯片的性能在高温下会变差，所以作为设计者，芯片的温度会尽可能的得到控制。有很多具体的方法，比如增加大面积的散热器和风扇。这种方法可能对笔记本电脑有好处，但对电子元件密度高的手机来说却是一种奢侈。此外，更有效的解决方案实际上是降低芯片的热量。选择更先进的制造工艺不仅可以控制芯片的功耗，还可以减少芯片的发热。

除了上述因素之外，还有许多其他的影响因素，在这些因素的影响下，芯片设计者对芯片技术的要求将会被分级和打破。

半导体制造过程的市场需求结构

相对落后的成熟技术主要服务于对芯片性能和功耗要求较低的芯片，这些芯片通常功能较少，电路结构简单。成熟技术主要服务于对芯片性能和功耗有一定要求的芯片。这种芯片通常具有更多的功能和更复杂的电路结构。同时，出于可靠性和保密性的原因，也有军用和工业芯片使用这种技术。最先进的技术主要服务于对芯片性能和功耗要求高的芯片，如高端cpu和gpu。

目前，半导体工业中最先进的制造技术主要掌握在TSMC和其他制造商手中，SMIC在短期内很难掌握。就目前的市场而言，最先进的芯片制造工艺仍然为数不多，市场严重短缺。SMIC相对落后的成熟技术和成熟技术在相关市场表现良好。

SMIC的收入结构

资料来源:SMIC

从报告中不难看出，0.15/0.18微米工艺、55/56纳米工艺和40/45纳米工艺对SMIC的收入贡献很大。虽然这不是最终利润，但也可以大致判断SMIC客户的需求结构。值得注意的是，即使在2020年第一季度，SMIC最先进的14纳米工艺仅占1.3%，第二先进的28纳米工艺仅占6.5%。这表明市场对成熟技术的需求仍然相当大。虽然成熟技术在技术上稍显落后，但仍有可观的盈利能力。

来源:SMIC招股说明书

招股说明书中有一些描述吸引了人们的注意。报告期内，公司28纳米产品的毛利率为负。未来，如果与28纳米和14纳米相关的客户需求不能快速增长，公司将面临产能过剩和28纳米产品收入持续下降的风险，而14纳米和28纳米产品的收入相对较低，毛利率为负。

也就是说，28纳米现在正在亏损，如果市场需求不能满足未来的预期，14纳米将会亏损。

此外，招股说明书中还提到，一些原本用于28纳米工艺的通用设备将被转移到利润更高的其他工艺产品中。

因为后面提到14纳米工艺的未来是担心客户的需求不会迅速增加，所以本文中的其他工艺产品肯定不是指14纳米，而是更成熟的工艺，如40纳米。在SMIC看来，这些成熟的工艺是利润更高的产品。

SMIC的战略

目前，SMIC从成熟技术中获得更多的利润，所以不学习先进技术而发展成熟技术是否可行？

在短期内，可能会有更好的回报和更好的财务报表。然而，半导体行业是一个快速发展的行业。也许一些老的过程现在可以被称为成熟的过程，那么几年或更久以后呢？这些旧的过程真的会变得过时。当时，新技术短期内无法跟进，旧技术也无法使用。那么企业的生存将成为一个问题。因此，即使为了未来的生存，我们也应该加强研究和开发，发展先进技术。

事实上，SMIC每年都在增加研发费用

由于美国的限制，SMIC很难在短时间内从asml公司引进euv光刻机。这使得SMIC很难直接进入7纳米以下的先进工艺，但SMIC也有其应对策略。

早在几个月前，SMIC联合首席执行官梁梦松博士就首次披露了SMIC的n+1和n+2代流程。与14纳米相比，n+1工艺的性能提高了20%，功耗降低了57%，逻辑面积降低了63%，soc面积降低了55%。之后，n+2工艺的性能和成本更高。

在投资者简报中，SMIC表示，euv技术不会用于待开发的n+1工艺和n+2工艺，预计在机器准备就绪之前，n+2工艺不会转移到euv技术。周6日还再次解释说，目前公司的大规模生产和重大研究项目暂时不需要euv光刻机。

综上所述，SMIC的战略是填补芯片制造业的利基。例如，n+1工艺是一种性能比工业7纳米工艺稍差的工艺产品，并且功耗较低。通过产品与竞争对手的异质性，我们可以占据自己的利基。

来源：搜狐微门户