华虹半导体光刻机（华虹半导体光刻机型号）

实地探访华为“最强备胎”：火热量产14nm，高端光刻机成转正拦路虎

黄昏时，中芯国际头顶一圈光晕，这似乎是个吉兆

30秒快读

1、先进制程的造芯工艺卡着中国公司的脖子，中芯国际作为国内唯一能够提供14纳米制程的晶圆代工企业，成为“最强备胎”，目前华为已有产品芯片转由中芯国际代工。

2、《IT时报》记者实地走访上海中芯国际，14nm芯片火热量产，7nm工艺研发多时，但碍于高端光刻机缺位，研发进展滞缓。但就像中芯国际头顶的光晕，二期产线火热建设，此次事件被认为是中芯国际“转正”的最好时机。

1999年，农田遍布的张江迎来一批特殊的拜访者，时任上海市长徐匡迪带着一群人来到这里考察，其中就有后来被称为“中国半导体教父”的张汝京。

尽管当时的张江阡陌纵横，但在张汝京眼里，这里是发展中国半导体事业的绝佳试验场，“世界芯片制造业的下一个中心将在上海。”

2000年，张汝京作为创始人的中芯国际落地张江，随后来自芯片行业的上下游企业集聚于此，包括芯片设计、光掩膜制造、封装测试、设备供应、气体供应等企业，中国的半导体产业真正在这片土地生根。

20年后，张江已成为中国的“硅谷” ；20年后，造芯却成为中国的心事，先进制程的制造工艺更成为遏制中国公司发展的卡脖子技术。

图源/中芯国际官网

5月15日，美国商务部下属负责出口管制的产业安全局（BIS）发布通知，称在美国境外为华为生产芯片的企业，只要使用了美国半导体生产设备，就需要申请许可证。这意味着，华为很可能不能再通过台积电量产自家海思设计的高阶芯片，而台积电是全球晶圆代工的顶尖企业，可以生产7nm（纳米），甚至5nm的高端芯片。

危机之下，中芯国际作为国内唯一能够提供14纳米制程的晶圆代工企业，成为“最强备胎”，目前华为已有产品芯片转由中芯国际代工。

近日，《IT时报》记者实地探访上海中芯国际，发现中芯南方厂区在火热量产14nm芯片的同时，也在抓紧建设二期产线；7nm工艺已研发多时，只是由于高端光刻机的缺位，研发进展不是很快。

01

“你看，这里一片火热”

和20年前相比，张江的变化翻天覆地，已从一个乡村小镇进阶为一座现代科学城：不仅交通发达，而且商业繁荣，充满着生活气息，这点与那些只有工厂、生活配套设施缺少的高新开发区很不一样。

5月19日，《IT时报》记者来到中芯国际，它同华虹宏力、日月光等“邻居”已和谐地融入到这座科学城中。目前，中芯国际已经开始量产14nm芯片，并拿到一笔来自华为海思14nm手机芯片的订单。

在14nm产线上工作的周豪（化名）告诉记者：“最近加班比较多，已经向客户供应了8万多批货了；产线上也在招人，比如普工、助理工程师。”由于晶圆厂自动化程度较高，周豪的工作简单且枯燥，只要把晶圆放置到设备上，其他的事交给设备即可。作为普工，他的底薪为3300元，算上加班费，每个月能挣七八千元。58同城上，一条中芯国际招聘信息显示普工月工资在5500~7500元。

相比产线上普工的工作，宋杰（化名）的工作显得高级些。在实验室工作的他，每天要做的是根据研发人员发来的Case做实验。“14nm产线设在中芯南方，去年下半年建成，今年开始量产；7~8nm的研发，也已经开展很久了。”宋杰说。

据了解，中芯南方由中芯国际、国家“大基金”（国家集成电路产业投资基金）以及上海市“地方基金”（上海市集成电路产业投资基金）以合资的方式成立，为一座12英寸晶圆厂，能满足14nm及以下先进技术节点的研发和量产计划，14nm技术也可用于主流移动平台、 汽车 、物联网及云计算。

宋杰还表示，受限于设备，中芯国际7~8nm的研发进展不是很快，做出来的成品没那么快，也没那么好，“同样一道工序，台积电只要一步就能完成，我们可能需要三四步”。高端光刻机的缺失，是其中最关键的问题，“除了光刻机，别的设备都能解决。”

早在3月，中芯国际对外公布已从荷兰ASML公司购入了相关光刻机设备，但并非是最新的EUV极紫外光刻机。

5月15日，国家集成电路基金二期和上海集成电路基金二期将分别向中芯南方注资15亿美元和7.5亿美元（合计约合160亿元人民币）。

这个消息的释放，把刚从疫情阴影里走出来的中芯南方设备供应商的热情重新点燃。一位冷却设备供应商很看好与中芯南方的合作，他们已和中芯南方签约了几千万元的生意。

“你看，这么多的工人、这么多的设备，一片火热！国家很重视芯片行业，中芯南方效益会越来越好！”他看着正在修建的中芯南方二期产线，语气间流露出兴奋之色。

据了解，在中芯国际上海厂区保留地块上，中芯南方将建设两条月产能均为3.5万片芯片的集成电路生产线（即SN1和SN2），生产技术水平以12英寸14纳米为主。记者从员工、驻厂设备商等多个信源获悉，中芯南方已完成一期建设，目前正在建设二期。

在中芯国际官网上，记者注意到，从今年年初到现在，中芯国际释放出的职位明显多于去年同期，特别是5月以来，增加了对生产运营类和业务支持类两种岗位的需求，大部分都接受应届生，比如生产线主管、设备工程师、工艺工程师、良率提升工程师、仓库管理员、助理工程师等。这或许是中芯南方14纳米新厂生产火热的一个注脚。

02

华为的“危” 中芯国际的“机”

去年5月，华为被美国商务部列入“实体清单”，谷歌、伟创力、YouTube等美国本土公司对华为按下了暂停键，为此，华为通过“自研+去美化”的方式，开启多种自救模式。

经过一年时间的调整，华为在“自研+去美化”上步步为营：先是在谷歌服务停供前推出自研的操作系统鸿蒙，其后在5G基站上不再使用美国零部件，再在Mate30、P40等高端机型上降低美国零部件含量，P40系列更是首次搭载HMS以替代谷歌GMS。

相比之下，新一轮的限制将是华为真正的至暗时刻。

和芯片设计不同，芯片生产的高投入不可能完全被一家公司所覆盖，就目前而言，大多数芯片制造商依赖于KLA、LAM和AMAT等美国企业生产的设备。

中芯国际3月披露的公告显示，其采购了美国公司LAM和AMAT的设备，且采购金额较大。除了中芯国际，包括台积电在内的全球众多晶圆代工厂都是这两家厂商的客户，他们在沉积、刻蚀、离子注入、CMP、匀胶显影等领域技术领先，尤其先进制程设备，基本没有厂商可以替代这两家企业。

世纪证券一份研报显示，在半导体设备与材料方面，关键技术被欧美日垄断，LAM和AMAT这两家美国公司暂停供货影响显著，其中AMAT的产品几乎包括除光刻机之外的全部半导体前端设备。而荷兰的ASML是高端光刻机的全球第一，国内企业与其研发投入与技术实力差距甚远。

目前华为芯片制造主要依赖于台积电，美国限制升级，被解读为有可能迫使台积电对华为断供，导致华为无芯片可用。

尽管这种猜测还可能有多种变数，但华为已经启动B计划。

此前有媒体称，华为从去年下半年开始向中芯国际派驻工程师，帮助中芯国际解决其芯片生产过程中的技术问题。近期，华为已将中芯国际14nm工艺代工的麒麟710A芯片应用在荣耀Play 4T手机上。

中芯国际则被认为迎来最好时机。160亿元的大基金二期加码主要面向中芯国际14 纳米及以下先进制程研发和产能，目前14纳米产能已达6000 片/月，目标产能为每月3.5 万片。而中芯国际最新发布的2020 年一季报显示，一季度营收9.05亿美元，同比增长35.3%，环比增长7.8%。此外，中芯国际决定将2020 年资本开支从 32 亿美元上调至 43 亿美元，增加的资本开支主要用于对上海300mm晶圆厂以及成熟工艺生产线的投资。

03

“转正”的期待

然而，无论对华为还是中芯国际而言，依然有跨不过去的门槛。

与台积电相比，中芯国际的工艺相对落后。现阶段中芯国际的工艺还停留在14nm，这是台积电4年前的技术，而台积电7nm工艺已大范围普及，几乎是如今各品牌5G旗舰手机和主流芯片的标配。根据规划，台积电今年开始量产5nm，2022年开始3nm的规模量产，甚至已规划好2nm。

图源/台积电官网

据了解，此次美国限制升级前，华为海思已加速将芯片产品转至台积电的7nm和5nm，只将14nm产品分散到中芯国际投片。但如果120天之后，无法使用台积电的5nm工艺，华为的5G旗舰手机可能要面对工艺制程的竞争压力。

最新消息是，5月21日，台积电拿下了苹果5nm处理器的全部订单，下半年苹果的多款5G版iPhone处理器将采用5nm工艺，而华为此前发布的14nm制程的荣耀Play 4T手机只是千元出头的中低端手机。

产能也有较大差距。中芯国际目前14nm月产能仅2000 ~3000片，预计到年底扩大到1.5万片，但这无法满足华为的胃口。台积电2019年财报显示，华为为其一年贡献了近350亿新台币的营收。

更何况，中芯国际下一代制程何时能投产，才是“最强备胎”能否转正的关键。

今年2月举行的2019年四季度财报会议上，中芯国际联席CEO梁孟松首次公开了中芯国际N+1、N+2代FinFET工艺情况。相比于14nm，N+1工艺性能提升20％、功耗降低57％、逻辑面积缩小 63％、SoC面积缩小55％，这意味着除了性能，N+1其他指标均与7nm工艺相似，之后的N+2工艺性能和成本都更高一些。梁孟松表示，在当前的环境下，N+1、N+2代工艺都不会使用EUV工艺，等到设备就绪之后，N+2之后的工艺才会转向EUV光刻工艺。事实上，台积电也是在第三代7nm工艺才开始引入EUV。

对此，电子创新网CEO张国斌表示：“制程越小，工艺越高级，IC里的线宽越小，就需要更高级的光刻机；尽管EUV技术对7nm制程不是必需的，但EUV技术的注入能提高良品率，效果好。”

2019财报会议上，中芯国际表示N+1工艺的研发进程稳定，已进入客户导入及产品认证阶段。之前该公司表示去年底试产了N+1工艺，今年底会有限量产N+1工艺。

14nm量产后，N+1、N+2研发项目更加值得期待。张国斌：“只要中芯国际的N+1、N+2工艺能做出产品来，就能代替台积电为海思代工7nm芯片。”

中芯国际真正的考验将是7nm以下。

多位采访对象表示，7nm以下的制程少不了EUV技术，公开资料显示，台积电和三星的5nm芯片均采用了EUV技术。对此，中芯国际还未公开过是否有替代技术方案。

编辑／挨踢妹

排版／冯诚杰

图片／李玉洋 Pixabay 网络

来源／《IT时报》公众号vittimes

7nm芯片迎来突破！国产半导体逆势崛起，打破日美垄断

一直以来，半导体行业都是国内产业生产的薄弱之处，很多技术都依赖于外企。

像EUV光刻机、芯片核心制造技术以及高端光刻胶等方面，但同样我们在芯片设计、封测技术等方面也占据了世界前列的位置。

如今，随着局势的变化，华为因芯片断 *** 生的后续影响已经初步显现，它让国产其他相关企业认识到只有自己掌握了核心技术才能避免在这些方面受到技术上的"卡脖子"。

11月13日，根据新浪 财经 最新报道，国内光刻胶领域迎来好消息，对于国内7nm芯片制造或可迎来重大突破。消息显示，国内宁波南大光电材料有限公司已正式宣布，首条ArF光刻胶生产线已经正式投入生产，预计项目完成后年销售额达10亿元。

目前该公司已经将生产出来的ArF光刻胶样品送至客户手中进行测试，如果测试成功，那么该公司将迎来更多ArF光刻胶方面的订单。

或许有小伙伴不太了解ArF光刻胶。

光刻胶在芯片生产中起到很关键的作用，可以说它是集成电路产生制造中的核心材料，对于芯片最终呈现的质量和性能方面都有很大的影响，因而光刻胶的成功对于生产制造芯片也有很大的帮助。

目前来说，虽然国内不乏有主营光刻胶的企业，但在ArF光刻胶这样的高端种类却几乎100%依赖于外企，而ArF光刻胶在对于28nm-7nm工艺芯片的生产起到至关重要的作用，因而可以说这一次在ArF光刻胶上的突破也预示着在7nm芯片制造上迎来突破！

根据资料显示，目前高端光刻胶主要集中于美企和日企手中，所占份额达全球光刻机份额的95%，而这一次宁波南大光电材料有限公司在ArF高端光刻胶中的突破也预示着国产半导体的逆势崛起，将打破美日企业在高端光刻胶领域上的垄断。

不过，想要避免外资企业在技术上的垄断，光靠一家公司明显后劲不足，但就如今的发展趋势来说，目前国产半导体相关企业已经纷纷在各自的领域中寻找突破之路。

上海微电子、上海华虹半导体、晶瑞股份等公司在芯片生产工艺上以及光刻机上等方面寻求突破口，照这样的趋势发展，未来国产半导体行业将迎来新生！

上海微电子的90纳米光刻机已经通过了验收，现在在哪个公司有实际应用？

芯片禁令的实施，让台积电无法代工麒麟芯片，导致华为手机不能正常发布。因此，让更多的人了解到芯片的重要性，也明白了光刻机在芯片制造中的不可或缺。这也让荷兰ASML变得更加知名，销售额不断攀升，营收利润实现了大幅上涨。相比之下，国内光刻机制造商上海微电子就显得没那么风光。不过，这也很不简单，也正是因为有上海微电子，我国才成为全球有能力生产光刻机的三个国家之一。

近年来，台积电就一直在研发和布局先进封装。之前提到的华为研发的芯片叠加技术，要实现就需要用到这个先进封装光刻机。那么，上海微电子的光刻机在全球到底处于什么水平呢？关于光刻机，主要分为前道光刻机和后道光刻机。上边提到的中国首台先进封装光刻机，就属于后道光刻机。前道光刻机是芯片制造过程中使用，就是把高纯硅做成的一大片圆形的芯片圆上通过光刻机刻出一个一个的芯片，而后道光刻机就是把芯片用陶瓷或者树脂等封装起来。在前道光刻机上，上海微电子能够量产90nm光刻机，正在攻坚28nm光刻机。

28nm光刻机也就是现在需求最大的DUV光刻机，中芯国际如今正大举扩产28nm及以上芯片产能，目前需要从ASML购买，如果国产能够交付，那将是重大的突破。因此，在前道光刻机上，我们差距还很大，更别说还有更先进的EUV光刻机了。不过，在后道光刻机上，上海微电子实力可不弱，在国内市场占到了80%左右的份额，在全球市场也占到40%份额。去年，富士康就一下采购了46台国产封装光刻机。

富士康采购的也是比较先进的封装光刻机，因为它要用于芯片圆级封测厂。连富士康都选择了国产光刻机，可见上海微电子在封装光刻机方面，已经彻底站稳了市场。

这对于继续突破前道芯片制造用的光刻机有很大好处，一方面，有了资金，就能形成良性循环，可以继续研发。另一方面，可以积攒经验，这是继续前进的重要保障。

因此，即使上海微电子这次突破是先进封装光刻机，其意义也是十分的重大。

当然，我们还必须要突破前道光刻机，尤其是EUV光刻机。可喜的是，我们早就在布局，并且不只是上海微电子在努力，其它相关企业也在积极研发光刻机相关技术。

像北京科益虹源研发光源系统、北京国望光学研发物镜系统，国科精密研发曝光光学系统、华卓精科研发双工作台、启尔机电研发浸没系统等，将促进国产光刻机突破。

还有中科院、清华大学、长春光机所等还在研发EUV等技术，不断取得了突破。

因此，之前十分狂傲的ASML如今态度也开始变了。之前曾说道即使给我们图纸也做不出光刻机，前段时间ASML总裁却表示，不是绝对不可能，大陆会尝试做出。

并且对于美方限制其向大陆出售EUV光刻机很不满，甚至公开警告道，限制出货只会促进大陆光刻机技术发展，可能不出5年时间，他们将会彻底失去大陆的市场。

现在看来，ASML总裁说得没错，我们在努力，国产光刻机也一定会实现突破。

对于大陆这个全球最大的市场，ASML可不想错过，因为才会和中芯国际续签DUV光刻机协议，还不断降价销售，想要抢占大陆市场，打压我们国产光刻机的发展。

对此，我们必须重视，如今上海微电子在先进封装光刻机上又实现突破，说明我们在前进。只有坚定不移地实现国产光刻机，才能够彻底解决芯片“卡脖子”问题！

半导体产业深度报告：制造业巅峰，晶圆代工赛道持续繁荣

台积电开启晶圆代工时代，成为集成电路中最为重要的一个环节。 1987 年，台积电的成立开启了 晶圆代工时代，尤其在得到了英特尔的认证以后，晶圆代工被更多的半导体厂商所接受。晶圆代工 打破了 IDM 单一模式，成就了晶圆代工+IC 设计模式。目前，半导体行业垂直分工成为了主流， 新进入者大多数拥抱 fabless 模式，部分 IDM 厂商也在逐渐走向 fabless 或者 fablite 模式。

全球晶圆代工市场一直呈现快速增长，未来有望持续 。晶圆代工+IC 设计成为行业趋势以后，受益 互联网、移动互联网时代产品的强劲需求，整个行业一直保持快速增长，以台积电为例，其营业收 入从 1991 年的 1.7 亿美元增长到 2019 年的 346 亿美元，1991-2019 年，CAGR 为 21%。2019 年全球晶圆代工市场达到了 627 亿美元，占全球半导体市场约 15%。未来进入物联网时代，在 5G、 人工智能、大数据强劲需求下，晶圆代工行业有望保持持续快速增长。

晶圆代工行业现状：行业呈现寡头集中。 晶圆代工是制造业的颠覆，呈现资金壁垒高、技术难度大、 技术迭代快等特点，也因此导致了行业呈现寡头集中，其中台积电是晶圆代工行业绝对的领导者， 营收占比超过 50%，CR5 约为 90%。

晶圆代工行业资金壁垒高。 晶圆代工厂的资本性支出巨大，并且随着制程的提升，代工厂的资本支 出中枢不断提升。台积电资本支出从 11 年的 443 亿元增长到 19 年的 1094 亿元，CAGR 为 12%。 中芯国际资本性支出从 11 年的 30 亿元增长到了 19 年的 131 亿元，CAGR 为 20%，并且随着 14 nm 及 N+1 制程的推进，公司将显著增加 2020 年资本性支出，计划为 455 亿元。巨额投资将众多 追赶者挡在门外，新进入者难度极大。

随着制程提升，晶圆代工难度显著提升。 随着代工制程的提升，晶体管工艺、光刻、沉积、刻蚀、 检测、封装等技术需要全面创新，以此来支撑芯片性能天花板获得突破。

晶体管工艺持续创新。 传统的晶体管工艺为 bulk Si，也称为体硅平面结构（Planar FET）。 随着 MOS 管的尺寸不断的变小，即沟道的不断变小，会出现各种问题，如栅极漏电、泄漏功 率大等诸多问题，原先的结构开始力不从心，因此改进型的 SOI MOS 出现，与传统 MOS 结 构主要区别在于：SOI 器件具有掩埋氧化层，通常为 SiO2，其将基体与衬底隔离。由于氧化 层的存在，消除了远离栅极的泄漏路径，这可以降低功耗。随着制程持续提升，常规的二氧 化硅氧化层厚度变得极薄，例如在 65nm 工艺的晶体管中的二氧化硅层已经缩小仅有 5 个氧 原子的厚度了。二氧化硅层很难再进一步缩小了，否则产生的漏电流会让晶体管无法正常工 作。因此在 28nm 工艺中，高介电常数（K）的介电材料被引入代替了二氧化硅氧化层（又称 HKMG 技术）。随着设备尺寸的缩小，在较低的技术节点，例如 22nm 的，短沟道效应开始 变得更明显，降低了器件的性能。为了克服这个问题，FinFET 就此横空出世。FinFET 结构 结构提供了改进的电气控制的通道传导，能降低漏电流并克服一些短沟道效应。目前先进制 程都是采用 FinFET 结构。

制程提升，需要更精细的芯片，光刻机性能持续提升。 负责“雕刻”电路图案的核心制造设备是光刻机，它是芯片制造阶段最核心的设备之一，光刻机的精度决定了制程的精度。第四 代深紫外光刻机分为步进扫描投影光刻机和浸没式步进扫描投影光刻机，其中前者能实现最 小 130-65nm 工艺节点芯片的生产，后者能实现最小 45-22nm 工艺节点芯片的生产。通过多 次曝光刻蚀，浸没式步进扫描投影光刻机能实现 22/16/14/10nm 芯片制作。到了 7/5nm 工艺， DUV 光刻机已经较难实现生产，需要更为先进的 EUV 光刻机。EUV 生产难度极大，零部件 高达 10 万多个，全球仅 ASML 一家具备生产能力。目前 EUV 光刻机产量有限而且价格昂 贵，2019 年全年，ASML EUV 销量仅为 26 台，单台 EUV 售价高达 1.2 亿美元。

晶圆代工技术迭代快，利于头部代工厂。 芯片制程进入 90nm 节点以后，技术迭代变快，新的制程 几乎每两到三年就会出现。先进制程不但需要持续的研发投入，也需要持续的巨额资本性支出，而 且新投入的设备折旧很快，以台积电为例，新设备折旧年限为 5 年，5 年以后设备折旧完成，生产 成本会大幅度下降，头部厂商完成折旧以后会迅速降低代工价格，后进入者难以盈利。

2.1摩尔定律延续，技术难度与资本投入显著提升

追寻摩尔定律能让消费者享受更便宜的 算 力，晶圆代工是推动摩尔定律最重要的环节。 1965 年， 英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔提出，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目， 约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，这也是全球电子产品整体性能不断进化的核 心驱动力，以上定律就是著名的摩尔定律。换而言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔 18- 24 个月翻一倍以上。推动摩尔定律的核心内容是发展更先进的制程，而晶圆代工是其中最重要的 环节。

摩尔定律仍在延续。 市场上一直有关于摩尔定律失效的顾虑，但是随着 45nm、28nm、10nm 持续 的推出，摩尔定律仍然保持着延续。台积电在 2018 年推出 7nm 先进工艺，2020 年开始量产 5nm， 并持续推进 3nm 的研究，预计 2022 年量产 3nm 工艺。IMEC 更是规划到了 1nm 的节点。此外， 美国国防高级研究计划局进一步提出了先进封装、存算一体、软件定义硬件处理器三个未来发展研 究与发展方向，以此来超越摩尔定律。在现在的时间点上来看，摩尔定律仍然在维持，但进一步提 升推动摩尔定律难度会显著提升。

先进制程资本性投入进一步飙升 。根据 IBS 的统计，先进制程资本性支出会显著提升。以 5nm 节 点为例，其投资成本高达数百亿美金，是 14nm 的两倍，是 28nm 的四倍。为了建设 5nm 产线， 2020 年，台积电计划全年资本性将达到 150-160 亿美元。先进制程不仅需要巨额的建设成本，而 且也提高了设计企业的门槛，根据 IBS 的预测，3nm 设计成本将会高达 5-15 亿美元。

3nm 及以下制程需要采用全新的晶体管工艺。 FinFET 已经历 16nm/14nm 和 10nm/7nm 两个工艺 世代，随着深宽比不断拉高，FinFET 逼近物理极限，为了制造出密度更高的芯片，环绕式栅极晶 体管（GAAFET，Gate-All-Ground FET）成为新的技术选择。不同于 FinFET，GAAFET 的沟道被 栅极四面包围，沟道电流比三面包裹的 FinFET 更加顺畅，能进一步改善对电流的控制，从而优化 栅极长度的微缩。三星、台积电、英特尔均引入 GAA 技术的研究，其中三星已经先一步将 GAA 用 于 3nm 芯片。如果制程到了 2nm 甚至 1nm 时，GAA 结构也许也会失效，需要更为先进的 2 维 、 甚至 3 维立体结构，目前微电子研究中心（Imec）正在开发面向 2nm 的 forksheet FET 结构。

3nm 及以下制程，光刻机也需要升级。 面向 3nm 及更先进的工艺，芯片制造商或将需要一种称为 高数值孔径 EUV（high-NA EUV）的光刻新技术。根据 ASML 年报，公司正在研发的下一代极紫 外光刻机将采用 high-NA 技术，有更高的数值孔径、分辨率和覆盖能力，较当前的 EUV 光刻机将 提高 70%。ASML 预测高数值孔径 EUV 将在 2022 年以后量产。

除上面提到巨额资本与技术难题以外，先进制程对沉积与刻蚀、检测、封装等环节也均有更高的要 求。正是因为面临巨大的资本和技术挑战，目前全球仅有台积电、三星、intel 在进一步追求摩尔定 律，中芯国际在持续追赶，而像联电、格罗方德等晶圆代工厂商已经放弃了 10nm 及以下制程工艺 的研发，全面转向特色工艺的研究与开发。先进制程的进一步推荐节奏将会放缓，为中芯国际追赶 创造了机会。

2.2先进制程占比持续提升，成熟工艺市场不断增长

高性能芯片需求旺盛，先进制程占比有望持续提升。 移动终端产品、高性能计算、 汽车 电子和通信 及物联网应用对算力的要求不断提升，要求更为先进的芯片，同时随着数据处理量的增加，存储芯 片的制程也在不断升级，先进制程的芯片占比有望持续提升。根据 ASML2018 年底的预测，到 2025 年，12 寸晶圆的先进制程占比有望达到 2/3。2019 年中，台积电 16nm 以上和以下制程分别占比 50%，根据公司预计，到 2020 年，16nm 及以下制程有望达到 55%。

CPU、逻辑 IC、存储器等一般采用先进制程（12 英寸），而功率分立器件、MEMS、模拟、CIS、 射频、电源芯片等产品（从 6μm 到 40nm 不等）则更多的采用成熟工艺（8 寸片）。 汽车 、移动 终端及可穿戴设备中超过 70%的芯片是在不大于 8 英寸的晶圆上制作完成。相比 12 寸晶圆产线，8 寸晶圆制造厂具备达到成本效益生产量要求较低的优势，因此 8 寸晶圆和 12 寸晶圆能够实现优 势互补、长期共存。

受益于物联网、 汽车 电子的快速发展，MCU、电源管理 IC、MOSFET、ToF、传感器 IC、射频芯 片等需求持续快速增长。 社会 已经从移动互联网时代进入了物联网时代，移动互联网时代联网设备 主要是以手机为主，联网设备数量级在 40 亿左右，物联网时代，设备联网数量将会成倍增加，高 通预计到 2020 年联网 设备数量有望达到 250 亿以上。飙升的物联网设备需要需要大量的成熟工艺 制程的芯片。以电源管理芯片为例，根据台积电年报数据，公司高压及电源管理晶片出货量从 2014 年的 1800 万片（8 寸）增长到 2019 年的 2900 万片，CAGR 为 10%。根据 IHS 的预测，成熟晶 圆代工市场规模有望从 2020 年的 372 亿美元增长到 2025 年的 415 亿美元。

特色工艺前景依旧广阔，主要代工厂积极布局特色工艺。 巨大的物联网市场前景，吸引了众多 IC 设计公司开发新产品。晶圆代工企业也瞄准了物联网的巨大商机，频频推出新技术，配合设计公司 更快、更好地推出新一代芯片，助力物联网产业高速发展。台积电和三星不仅在先进工艺方面领先布局，在特色工艺方面也深入布局，例如台积电在图像传感器领域、三星在存储芯片领域都深入布 局。联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体等代工厂也全面布局各自的特色工艺，在射频、 汽车 电子、IOT 等领域，形成了各自的特色。

5G 时代终端应用数据量爆炸式提升增加了对半导体芯片的需求，晶圆代工赛道持续繁荣。 随着对 于 5G 通信网络的建设不断推进，不仅带动数据量的爆炸式提升，要求芯片对数据的采集、处理、 存 储 效率更高，而且也催生了诸多 4G 时代难以实现的终端应用，如物联网、车联网等，增加了终 端对芯片的需求范围。对于芯片需求的增长将使得下游的晶圆代工赛道收益，未来市场前景极其广 阔。根据 IHS 预测，晶圆代工市场规模有望从 2020 年的 584 亿美元，增长到 2025 年的 857 亿美 元，CAGR 为 8%。

3.15G 推动手机芯片需求量上涨

5G 手机渗透率快速提升。手机已经进入存量时代，主要以换机为主。2019 年全球智能手机出货量 为 13.7 亿部，2020 年受疫情影响，IDC 等预测手机总体出货量为 12.5 亿台，后续随着疫情的恢 复以及 5G 产业链的成熟，5G 手机有望快速渗透并带动整个手机出货。根据 IDC 等机构预测，5G 手机出货量有望从 2020 年的 1.83 增长到 2024 年的 11.63 亿台，CAGR 为 59%。

5G 手机 SOC、存储和图像传感器全面升级，晶圆代工行业充分受益。 消费者对手机的要求越来越 高，需要更清晰的拍照功能、更好的 游戏 体验、多任务处理等等，因此手机 SOC 性能、存储性能、 图像传感器性能全面提升。目前旗舰机的芯片都已经达到了 7nm 制程，随着台积电下半年 5 nm 产 能的释放，手机 SOC 有望进入 5nm 时代。照片精度的提高，王者荣耀、吃鸡等大型手游和 VLOG 视频等内容的盛行，对手机闪存容量和速度也提出了更高的要求，LPDDR5 在 2020 年初已经正式 亮相小米 10 系列和三星 S20 系列，相较于上一代的 LPDDR4，新的 LPDDR5 标准将其 I/O 速 度从 3200MT/s 提升到 6400MT/s，理论上每秒可以传输 51.2GB 的数据。相机创新是消费者更 换新机的主要动力之一，近些年来相机创新一直在快速迭代，一方面，多摄弥补了单一相机功能不 足的缺点，另一方面，主摄像素提升带给消费者更多的高清瞬间，这两个方向的创新对晶圆及代工 的需求都显著提升。5G 时代，手机芯片晶圆代工市场将会迎来量价齐升。

5G 手机信号频段增加，射频前端芯片市场有望持续快速增长。射频前端担任信号的收发工作，包 括低噪放大器、功率放大器、滤波器、双工器、开关等。相较于 4G 频段，5G 的频段增加了中高 频的 Sub-6 频段，以及未来的更高频的毫米波频段。根据 yole 预测，射频前端市场有望从 2018 年 的 149 亿美元，增长到 2023 年的 313 亿美元，CAGR 为 16%。

3.2云计算前景广阔，服务器有望迎来快速增长

2020 年是国内 5G 大规模落地元年，有望带来更多数据流量需求 。据中国信通院在 2019 年 12 月 份发布的报告，2020 年中国 5G 用户将从去年的 446 万增长到 1 亿人，到 2024 年我国 5G 用户 渗透率将达到 45%，人数将超过 7.7 亿人，全球将达到 12 亿人，5G 用户数的高增长带来流量的 更高增长。

5G 时代来临，云计算产业前景广阔。 进入 5G 时代，IoT 设备数量将快速增加，同时应用的在线 使用需求和访问流量将快速爆发，这将进一步推动云计算产业规模的增长。根据前瞻产业研究院的 报告，2018 年中国云计算产业规模达到了 963 亿元，到 2024 年有望增长到 4445 亿元，CAGR 为 29%，产业前景广阔。

边缘计算是云计算的重要补充，迎来新一轮发展高潮。 根据赛迪顾问的数据，2018 年全球边缘计 算市场规模达到 51.4 亿美元，同比增长率 57.7%，预计未来年均复合增长率将超过 50%。而中国 边缘计算市场规模在 2018 年达到了 77.4 亿元，并且 2018-2021 将保持 61%的年复合增长率，到 2021 年达到 325.3 亿元。

服务器大成长周期确定性强。 服务器短期拐点已现，受益在线办公和在线教育需求旺盛，2020 年 服务器需求有望维持快速增长。长期来看，受益于 5G、云计算、边缘计算强劲需求，服务器销量 有望保持持续高增长。根据 IDC 预测，2024 年全球服务器销量有望达到 1938 万台，19-24 年， CAGR 为 13%。

服务器半导体需求持续有望迎来快速增长，晶圆代工充分受益。 随着服务器数量和性能的提升，服 务器逻辑芯片、存储芯片对晶圆的需求有望快速增长，根据 Sumco 的预测，服务器对 12 寸晶圆 需求有望从 2019 年的 80 万片/月，增长到 2024 年的 158 万片/月，19-24 年 CAGR 为 8%。晶圆 代工市场有望充分受益服务器芯片量价齐升。

3.3三大趋势推动 汽车 半导体价值量提升

传统内燃机主要价值量主要集中在其动力系统。 而随着人们对于 汽车 出行便捷性、信息化的要求逐 渐提高， 汽车 逐步走向电动化、智能化、网联化，这将促使微处理器、存储器、功率器件、传感器、 车载摄像头、雷达等更为广泛的用于 汽车 发动机控制、底盘控制、电池控制、车身控制、导航及车 载 娱乐 系统中， 汽车 半导体产品的用量显著增加。

车用半导体有望迎来加速增长。 根据 IHS 的报告，车用半导体销售额 2019 年为 410 亿美元，13- 19 年 CAGR 为 8%。随着 汽车 加速电动化、智能化、网联化，车用芯片市场规模有望迎来加速， 根据 Gartner 的数据，全球 汽车 半导体市场 2019 年销售规模达 410.13 亿美元，预计 2022 年有望 达到 651 亿美元，占全球半导体市场规模的比例有望达到 12%，并成为半导体下游应用领域中增 速最快的部分。

自动驾驶芯片要求高，有望进一步拉动先进制程需求。 自动驾驶是通过雷达、摄像头等将采集车辆 周边的信息，然后通过自动驾驶芯片处理数据并给出反馈，以此降低交通事故的发生率、提高城市 中的运载效率并降低驾驶员的驾驶强度。自动驾驶要求多传感器之间能够及时、高效地传递信息， 并同时完成路线规划和决策，因此需要完成大量的数据运算和处理工作。随着自动驾驶级别的上升， 对于芯片算力的要求也越高，产生的半导体需求和价值量也随之水涨船高。英伟达自动驾驶芯片随 着自动驾驶级别的提升，芯片制程也显著提升，最早 Drive PX 采用的是 20nm 工艺，而最新 2019 年发布的 Drive AGX Orin 将会采用三星 8nm 工艺。根据英飞凌的预测，自动驾驶给 汽车 所需要的 半导体价值带来相当可观的增量，一辆车如果实现 Level2 自动驾驶，半导体价值增量就将达到 160 美元，若自动驾驶级别达到 level45，增量将会达到 970 美元。

3.4IoT 快速增长，芯片类型多

随着行业标准完善、技术不断进步、政策的扶持，全球物联网市场有望迎来爆发性增长。GSMA 预 测，中国 IOT 设备联网数将会从 2019 年的 36 亿台， 增到 到 2025 年的 80 亿台，19-25 年 CAGR 为 17.3%。根据全球第二大市场研究机构 MarketsandMarkets 的报告，2018 年全球 IoT 市场规模 为 795 亿美元，预计到 2023 年将增长到 2196 亿美元，18-23 年 CAGR 为 22.5%。

物联网的发展需要大量芯片支撑，半导体市场规模有望迎来进一步增长 。物联网感知层的核心部件 是传感器系统，产品需要从现实世界中采集图像、温度、声音等多种信息，以实现对于所处场景的 智能分析。感知需要向设备中植入大量的 MEMS 芯片，例如麦克风、陀螺仪、加速度计等；设备 互通互联需要大量的通信芯片，包括蓝牙、WIFI、蜂窝网等；物联网时代终端数量和数据传输通道 数量大幅增加，安全性成为最重要的需求之一，为了避免产品受到恶意攻击，需要各种类型的安全 芯片作支持；同时，身份识别能够保障信息不被盗用，催生了对于虹膜识别和指纹识别芯片的需求； 作为物联网终端的总控制点，MCU 芯片更是至关重要，根据 IC Insights 的预测，2018 年 MCU 市 场规模增长 11%，预计未来四年内 CAGR 达 7.2%，到 2022 年将超过 240 亿美元。

4.1 国内 IC 设计企业快速增长，代工需求进一步放量

国内集成电路需求旺盛，有望持续维持快速增长。 国内集成电路市场需求旺盛，从 2013 年的 820 亿美元快速增长到 2018 年的 1550 亿美元，CAGR 为 13.6%，IC insight 预测，到 2023 年，中国 集成电路市场需求有望达到 2290 亿美元，CAGR 为 8%。但是同时，国内集成电路自给率也严重 不足，2018 年仅为 15%，IC insight 在 2019 年预测，到 2023 年，国内集成电路自给率为 20%。

需求驱动，国内 IC 设计快速成长。 在市场巨大的需求驱动下，国内 IC 设计企业数量快速增加，尤 其近几年，在国内政策的鼓励下，以及中美贸易摩擦大的背景下，IC 设计企业数量加速增加，2019 年底，国内 IC 设计企业数量已经达到了 1780 家，2010-2019 年，CAGR 为 13%。根据中芯国际 的数据，国内 IC 设计公司营收 2020 年有望达到 480 亿美元，2011-2020 年 CAGR 为 24%，远 高于同期国际 4%的复合增长率。

国内已逐步形成头部 IC 设计企业。 根据中国半导体行业协会的统计，2019 年营收前十的入围门槛 从 30 亿元大幅上升到 48 亿元，这十大企业的增速也同样十分惊人，达到 47%。国内 IC 企业逐步 做大做强，部分领域已经形成了一些头部企业：手机 SoC 芯片领域有华为海思、中兴微电子深度 布局；图像传感领域韦尔豪威大放异彩；汇顶 科技 于 2019 年引爆了光学屏下指纹市场；卓胜微、 澜起 科技 分别在射频开关和内存接口领域取得全球领先。IC 设计企业快速成长有望保持对晶圆代 工的强劲需求。

晶圆代工自给率不足。 中国是全球最大的半导体需求市场，根据中芯国际的预测，2020 年中国对 半导体产品的需求为 2130 亿美元，占全球总市场份额为 49%，但是与之相比的是晶圆代工市场份 额严重不足，根据拓墣研究的数据，2020Q2，中芯国际和华虹半导体份额加起来才 6%，晶圆代 工自给率严重不足，尤其考虑到中国 IC 设计企业数量快速增长，未来的需求有望持续增长，而且， 美国对华为等企业的禁令，更是让我们意识到了提升本土晶圆代工技术和产能的重要性。

4.2政策与融资支持，中国晶圆代工企业迎来良机（略）

晶圆代工需求不断增长，但国内自给严重不足，受益需求与国内政策双重驱动，国内晶圆代工迎来 良机。建议关注：国内晶圆代工龙头，突破先进制程瓶颈的中芯国际-U、特色化晶 圆代工与功率半导体 IDM 双翼发展的华润微华润微、坚持特色工艺，盈利能力强的华虹半导体华虹半导体。

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（报告观点属于原作者，仅供参考。作者：东方证券，蒯剑、马天翼）

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