华为、嘉楠相继转单，中芯国际14nm工艺如何助力国产替代？

本文原创！作者：章鹰 ，电子发烧友执行副主编。

4月以来，中芯国际好消息不断，业内人士称，中芯国际与嘉楠科技合作的14nm挖矿机芯片已经完成测试，计划在2020年第二季度量产出货。此外，华为海思1月份给中芯国际下单，最近业内传出，华为旗下荣耀发表Play 4T系列手机，该产品搭载了中芯国际生产的麒麟710A处理器，投射出中芯国际14纳米量产能力持续成长。

近日，海外媒体报道，三星3nm工艺量产时间可能已经延期至2022年。三星原计划2021年初量产3nm， 但受新冠肺炎疫情影响，三星预期时间可能已经延期至2022年，业内消息人士指出，这并非工艺制造上的延迟，而是因为EUV光刻机等关键设备在物流上的延迟所致。此外，全球代工龙头企业台积电也因为疫情原因，半导体装备及安装人员都无法按期完成，原计划在6月份风险试产的3nm FinFET工艺，试产时间将延期到10月份。

台积电、三星等晶圆代工巨头，晶圆代工制程迭代放缓，制程进步时间明显拉长，给中芯国际追赶提供了有利时机。还有，美国对中国持续发动科技战，路透社3月底报道，美国特朗普政府高级官员同意对华为采取新措施，以限制华为芯片的全球供应链，其中可能包括一些关键的产业链厂商。据悉，此次禁令主要是通过限制使用美国技术、零件的外国供应商来实现，台积电很有可能位列其中。

拓墣研究所最新发布2020年第一季度全球晶圆代工前十厂商的排名、营收和同比增长情况，显示排名第四的中芯国际营收同比增长了26.8%。受惠于中国内需市场在CIS、PMIC、指纹识别与嵌入式存储器应用等产品的需求，产能利用率接近满载，营收喜人。

图片来自拓墣研究所

业内人士认为，随着美国对中国集成电路技术及专利加深封锁，中国必须要加速国产替代。华为芯片设计能力出众，中芯国际主业是芯片制造，两家企业上下游合作有实力打造强大的产业链条。

中芯国际14nm工艺制程最新进展

在当前的全球半导体市场中，28nm已经产能过剩，7nm制程只用于智能手机和部分PC等小范围的尖端设备中，居于两者之间的14nm制程才是真正的中坚力量，承载着市场上绝大多数中高端芯片的制造。特别是在工业、汽车、物联网等行业，拥有庞大的市场空间。

台积电在2018年率先实现7nm量产，让台积电的市场份额持续上涨，市场支配地位日益稳固。但在事实上，台积电的14/16nm制程依然是其营收的主要来源，目前约占总营收的25%，Intel早在2014年就实现了14nm的量产，比三星和台积电都还要在早上一年，如今14nm的Intel处理器依然在桌面处理器市场中备受追捧。

图片来自Digtimes

中芯国际联合首席执行长梁孟松此前表示，中芯国际的14nm制程在2020年产能持续升高，预计3月份产能4000片，7月为9000片，12月达到1.5万片，中芯国际14nm产能提升将加速华为、嘉楠等中国公司芯片的国产化进程。

以麒麟710A处理器为例，采用中芯国际的14纳米FinFET工艺生产，上一代华为的麒麟710处理器是由台积电生产。麒麟710处理器与麒麟710A处理器不同的地方，一是麒麟710主频为2.2GHz，710A为降级版，主频为2.0GHz，710是台积电12纳米工艺生产，710A则是中芯国际在2019年第4季度开始量产的14纳米工艺生产。

在2月财报会议上，梁孟松表示中芯国际公司正在研究开发N+1、N+2工艺，与中芯国际现有的14nm工艺相比，N+1性能提高了20％，功耗降低了57％，逻辑面积可以减少63％，整个SOC（片上系统）面积可以减少了55％。中芯国际表示，就功率和稳定性而言，N + 1可以与市场上的7nm工艺媲美。

“我们对N + 1的目标是低成本应用，相对于7纳米，它可以将成本降低约10％。因此，这是一个非常特殊的应用程序。”中芯国际对媒体表示。

中芯国际在上海、北京、天津、深圳均拥有晶圆工厂，目前该公司可以提供最高的芯片工艺是14nm。

中芯国际14nm工艺量产三大意义

正威国际集团半导体事业群总裁、艾新教育创始人谢志峰博士对电子发烧友记者表示，中芯国际14nm工艺已经量产，国产替代意义重大。

笔者认为，首先，从国家战略切入，2019年第四季度中芯国际14nm量产成功，标志以其为代表的中国半导体公司开启属于中国科技创新的大时代。

第二、在全球半导体代工市场中，14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、HPC、高性能ASIC、FPGA等制造环节，这些场景正符合人工智能及物联网的核心应用需求，承载中国产业革命的科技基石。中芯国际的14nm崛起，正打开这一庞大的市场需求。

第三、中芯国际14nm量产对产业链上下游带来三大利好。首先，充分激发上游设备及材料端迎来国产替代加速，其次，下游终端应用客户比如华为，拥有芯片制造商的支持，有力于打破缺芯瓶颈，还有，中游封装端将获得来自上下游双方的需求升级。

谢志峰博士也特别提醒，比较台积电、三星等全球领先的晶圆代工企业，中国落后世界先进水平2代（约5年）。中芯国际的技术更迭了多代，依旧与国际先进水平相差很多。同时，在规模上，中芯国际比台积电规模差10倍。从另外一方面，依赖中国市场对半导体芯片的庞大需求，中芯国际技术突破后，市场增长空间巨大。

中芯国际迈向新征程需要跨越两重障碍

北京大学上海微电子研究院颜重光教授对电子发烧友记者表示，中芯国际晶圆代工制程与台积电有2代差距。台积电已有超细微制程与前道精细封装技术！手机及5G需要的芯片已使用2.5D及3D的高密系统集成、高速、高频、三维、超细节距互联等新一代集成电路制造技术。

拓墣研究所的调研显示，2019年，全球Top10代工厂商统计图中，台积电大比例领先，市场份额占比超过了50%。而第二名的三星也增长到了19%左右，第三的格芯只有9%左右，第四的联电大约7%左右，中芯国际只有5%左右。我们可以明显看到，全球晶圆代工市场正呈现出强者恒强的局面。

台积电中国区业务发展副总经理陈平博士对媒体表示， 关于先进工艺方向，有三个关键因素：第一、传统的工艺萎缩，台积电今年要推出5nm，在今后要推出3nm、2nm，我们会沿着摩尔定律的方向继续前行。第二、3D异构集成，用不同的工艺技术做成的芯片，通过先进的封装技术整合在一起。第三、软硬件的共同优化，包括设计与工艺的共同优化，三轴一起发展，未来芯片工艺发展大有前景。以此为坐标轴，中芯国际追赶台积电，需要在后两个部分要全力提升，还有一点无法绕过的是，中芯国际距离台积电的产品性能尚有一些差距，在IP授权方面也存在很大的专利壁垒。

清华大学微纳电子学系主任、微电子研究所所长魏少军指出，中国芯片企业正在奋力追赶，中芯国际在2019年的研发支出约占销售收入的22%，但总额仅为6.87亿美元，与台积电还有很大差距。台积电通过高额的研发投入来获得先进技术和先进产品，再通过产品的竞争力获得更大的市场，台积电上调2019年资本支出，从年初的100亿上调到140-150亿美元，砸下巨资建设高端制程和充足产能，来抓住5G时代的市场机遇。

台积电在客户规模和种类上也远远超过中芯国际。台积电7纳米制程的客户遍布全球, 主要客户有苹果、华为海思、联发科、高通、英伟达、超微、赛灵思、比特大陆等知名企业。2019年营收，三成来自7纳米制程。台积电毛利率常年维持在50%，而中芯国际的毛利率则是20% 左右，这其中先进制程对毛利率的贡献最大。获利不高，也会影响公司在未来研发上的投入，增加了向高端芯片发展的难度。

中芯国际希望完全跳过10nm节点，直接过渡到7nm节点。据称，海思在台积电的客户名单上是利用EUV节点的。如果未来，中芯国际可以实现7nm工艺的试产，将会带来更广泛的增长空间。中芯国际认为，2020年，物联网、5G、智能消费品、人工智能及汽车电子将驱动晶圆代工的增长，乐见积极的成长动能和强劲的订单需求。

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