走近大陆晶圆代工龙头 全面解读中芯国际

　　28nm需求强劲，中芯增长的重要动力

　　我们也知道，推动集成电路前进的主要动力之一是光刻工艺尺寸的缩小。目前28nm采用的是193nm的浸液式方法，当尺寸缩小到22/20nm时，传统的光刻技术已无能为力，必须采用辅助的两次图形曝光技术，然而这样会增加掩模工艺次数，从而导致成本增加和工艺循环周期的扩大，这就造成了20/22nm无论从设计还是生产成本上一直无法实现很好的控制，其成本约为28nm工艺成本的1.5-2倍左右。因此，综合技术和成本等各方面因素，28nm将成为未来很长一段时间类的关键工艺节点。

　　28nm制程工艺主要分为多晶硅栅+氮氧化硅绝缘层栅极结构工艺(Poly/SiON)和金属栅极+高介电常数绝缘层(High-k)栅结构工艺(HKMG工艺)。Poly/SiON工艺的特点是成本地，工艺简单，适合对性能要求不高的手机和移动设备。HKMG的优点是大幅减小漏电流，降低晶体管的关键尺寸从而提升性能，但是工艺相对复杂，成本与Poly/SiON工艺相比较高。

　　截止2016年底，台积电是目前全球28nm市场的最大企业，产能达到155000片/月，占整个28nm代工市场产能的62%;三星，GlobalFoundry，联电的产能分别达到了30000片/月，40000片/月和20000片/月。从供应端来看，全球28nm的产能供给为25万片/月。

　　28nm产能占比

　　从需求端来看，随着28nm工艺的成熟，市场需求呈现快速增长的态势。从2012年的91.3万片/年到2014年的294.5万片/年，年CAGR达79.6%，并且将延续到2017年。根据赛迪顾问统计，2012-2020年28nm市场需求如下。

　　28nm产能需求(万片/年)

　　28nm的市场需求仍然保持强劲，2017年的市场需求为38.6万片/月，而以台积电，联电等为首的供给端为25万片/月，有接近13.6万片/月的供给-需求错配，对于中芯国际来说，潜在的市场空间很大。

　　从应用端来看，28nm工艺目前主要应用领域仍然为手机应用处理器和基带。2017年之后，28nm工艺虽然在手机领域的应用有所下降，但在其他多个领域的应用则迅速增加，目前能看到的应用领域有OTT盒子和智能电视领域。在2019-2020年，混合信号产品和图像传感器芯片也将规模使用28nm工艺。

　　目前28nm应用主要以手机处理器和基带为主

　　在28nm上，明年来看，市场需求和供给之间有13.6万片/月左右的错配，因此，这个gap中芯国际就有可能来填上。主要逻辑是台积电、三星和GF都在比拼先进制程，并没有在28nm上扩产的计划。，市场需求转好的时候，二线晶圆代工厂的产能利用率将随着台积电的产能满载而持续走高，因此很多IC设计厂商开始接触中芯国际寻求调配产能分散风险。在28nm上，中芯国际主要竞争对手为联电。

　　一座晶圆厂的投资，必须达到4万片的产能，产能利用率75%，才能盈亏平衡。

　　中芯国际是中国大陆第一家提供28纳米先进工艺制程的纯晶圆代工企业。中芯国际的28纳米技术是业界主流技术，包含传统的多晶硅(PolySiON)和后闸极的高介电常数金属闸极(HKMG)制程。中芯国际28纳米技术于2013年第四季度推出，现已成功进入多项目晶圆(MPW)阶段，可依照客户需求提供28纳米PolySiON和HKMG制程服务。

　　来自中芯国际设计服务团队以及多家第三方IP合作伙伴的100多项IP，可为全球集成电路(IC)设计商提供多种项目服务，目前已有多家客户对中芯国际28纳米制程表示兴趣。28纳米工艺制程主要应用于智能手机、平板电脑、电视、机顶盒和互联网等移动计算及消费电子产品领域。中芯国际28纳米技术可为客户提供高性能应用处理器、移动基带及无线互联芯片制造。

　　我们在这里要讨论28nm给中芯国际带来的业绩增长弹性。我们认为，28nm在市场需求和供给错配的情况下，将是未来中芯国际业绩增长弹性的主要推手。

　　目前中芯国际在28nm上的产能为1.7万片/月，其中北京厂产能为1万片/月，上海厂产能为7000片/月。在工艺技术方面，向客户提供包括28nm多晶硅(PolySiON)和28nm高介电常数金属闸极(HKMG)在内的多项代工服务。主要客户有高通等。

　　从营收角度来看，2016年28nm工艺营收占总体营收的比重为1%左右，体量还非常小。

　　我们预计未来3年28nm产能的情况将实现快速的增长，从2016年的1.7万片/月，到2018年的6万片/月，CAGR为88%。以2018年的产能来计算，28nm全年营收为10.8亿美元，预计将占到全年营收的30%。

　　中芯国际28nm产能(万片/月)

　　布局新技术，未来的成长来源

　　现在的中芯国际也正在新技术上进行研发。如启动14nm研发，预计2018年投入风险性试产，突破国际技术封锁，自力更生寻出路。

　　目前一代的FinFET工艺中，TSMC是16nm节点，三星、Intel各自开发了14nm FinFET工艺，GlobalFoundries则使用了三星的14nm工艺授权。由于受到出口限制，我们只能选择自己开发，15年中比利时国王访华时，华为、高通、中芯国际及比利时微电子中心宣布合作开发14nm工艺，中芯国际现在建设的12英寸晶圆厂就是为此准备的，预计最早2018年投入风险性试产。

　　上海的12英寸晶圆厂不止会上14nm工艺，未来还会升级10nm以及7nm工艺。

　　台积电、三星和中芯国际制程概况

　　2016年四季，公司宣布在上海开工建设新的12英寸晶圆厂，投资超过675亿人民币，明年底正式建成，这座工厂将使用14nm工艺，这是中芯国际最先进、同时也是大陆最先进的制造工艺。新的12吋生产线项目预计总投资超过100亿美元，将通过合资方式建设未来每个月可容纳7万片的产能规模。公司董事表示，在加速研发过程中，力争在2018年底实现突破。

　　另外，45/40nm进军PRAM存储，蚕食三星份额。

　　中芯国际是中国大陆第一家提供40纳米技术的晶圆厂。40纳米标准逻辑制程提供低漏电(LL)器件平台，核心组件电压1.1V，涵盖三种不同阈值电压，以及输入/输出组件 2.5V电压(超载 3.3V， 低载1.8V)以满足不同的设计要求。40纳米逻辑制程结合了最先进的浸入式光刻技术，应力技术，超浅结技术以及超低介电常数介质。此技术实现了高性能和低功耗的完美融合，适用于所有高性能和低功率的应用，如手机基带及应用处理器，平板电脑多媒体应用处理器，高清晰视频处理器以及其它消费和通信设备芯片。

　　40nm工艺组件选择

　　携手Crossbar，进入PRAM存储领域。公司与阻变式存储器(RRAM)技术领导者Crossbar，共同宣布双方就非易失性RRAM开发与制造达成战略合作协议。作为双方合作的一部分，中芯国际与Crossbar已签订一份代工协议，基于中芯国际40纳米CMOS制造工艺，提供阻变式存储器组件。这将帮助客户将低延时、高性能和低功耗嵌入式RRAM存储器组件整合入MCU及SoC等器件，以应对物联网、可穿戴设备、平板电脑、消费电子、工业及汽车电子市场需求。

　　价格竞争加剧和固定资产加速折旧，2017年营收占比预降1-2%。我们估计在2017/18年，45 / 40nm将占销售额的24%/ 24%。由于价格竞争激烈和固定资产的加速折旧，我们预计2017年45 / 40nm工艺将同比下降1-2个百分点。2017/18年 45 / 40nm产能的减少将转化为28nm产能增加。

　　重视技术落地，应用领域不断拓宽

　　中芯国际精通技术移植的应用、多领域解决方案陆续推出。该公司同行专注于在先进的数字逻辑部分的竞争，而中芯国际的战略是有选择的研发突破并领导相应细分领域技术，同时坚持投资先进的数字逻辑技术。公司将其制程工艺广泛应用于CMOS图像传感器 (CIS)、多元化eNVM技术平台、IoT Solutions、混合信号/射频工艺技术、面板驱动芯片(DDIC)、CMOS 微电子机械系统以及非易失性存储器等领域。公司通过陆续推出新技术，巩固已有市场份额，同时获得新的市场份额。

　　技术移植的应用

　　陆续推出新的应用产品

　　1)CMOS图像传感器 (CIS)

　　CMOS图像传感器产业保持高速增长。在移动设备和汽车应用的驱动下，2015年~2021年，CMOS图像传感器(CIS)产业的复合年增长率为10.4%，预计市场规模将从2015年的103亿美元增长到2021年的188亿美元。运动相机似乎已经达到市场上限，但是新的应用，如无人机、机器人、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)等，正促使CMOS图像传感器市场焕发新的生机。

　　与此同时，汽车摄像头市场已经成为CMOS图像传感器的一个重要增长领域。先进驾驶辅助系统(ADAS)的发展趋势进一步提高对传感器供应商的压力，以提升其传感技术能力。图像分析是新兴需求，并且人工智能的早期应用正吸引众人的目光。预计2015年-2021年，汽车CMOS图像传感器市场的复合年增长率将高达23%。因此，我们认为2021年之前，全球CMOS图像传感器的市场增长不会出现放缓的趋势。公司作为CMOS头像传感器晶圆制造企业，是产业的关键节点，未来将受益于行业增长，分享行业红利。

　　中芯国际的CMOS图像传感器增长状况

　　公司拥有十年以上在CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor， CIS)的制造经验。目前，中芯国际为客户提供1.75微米/1.4微米像素尺寸的背面照射和1.75微米像素尺寸的正面照射技术。同时我们也可以为客户提供从晶片、 彩色滤光片、微透镜到封装测试的一站式服务。

　　公司已于2016年成功开发0.11微米CMOS 图像传感器(CIS)工艺技术，在此工艺下生产的 CIS 器件，其分辨率、暗光噪声和相对照度都将得到增强。

　　公司在国内提供完整的 CIS 代工服务，基于其丰富的领域经验，该0.11微米 CIS 技术能力可以为客户提供除0.15，0.18微米以外领先的解决方案及有竞争力的成本优势。该高度集成、高密度 CIS 解决方案，同时适用于铝和铜后端金属化工艺，可广泛应用于摄像手机、个人电脑、工业和安全市场等领域。公司在该技术领域已经开始进入试生产阶段，未来几个月后也将在其200和300毫米芯片生产线上实现商业化生产。