陳銳

若以現(xiàn)有技術(shù)水平為基礎(chǔ)，中國內(nèi)地有沒有可能在5年內(nèi)復(fù)刻一個(gè)臺積電？

知名芯片調(diào)研公司IC Insights的判斷是：有可能，但需要一個(gè)前提—與芯片技術(shù)、貿(mào)易相關(guān)的國際限制全部解除，行業(yè)重回自由市場狀態(tài)。而且在這一過程中，每年需投入至少2000億元扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，5年就是上萬億元。

對于芯片投資，當(dāng)今的中國倒是既不缺錢也不缺興趣。比如，中國目前有兩期國家級集成電路產(chǎn)業(yè)基金—也就是所謂的“國家大基金”，合計(jì)3200億元—正在市場上大手筆“掃貨”，尋找行業(yè)上下游的各類機(jī)會(huì)。

再比如，各地政府對延攬芯片項(xiàng)目落地也相當(dāng)積極，僅2020年上半年就有15個(gè)省份簽約了半導(dǎo)體項(xiàng)目，總投資額超過2000億元。當(dāng)然，也出現(xiàn)過武漢弘芯這種“千億投資”、但最終潦草收場的案例，泡沫初顯。

回到現(xiàn)實(shí)層面，中國內(nèi)地其實(shí)已有全球第二大芯片代工品牌“中芯國際”。若說要在短時(shí)間內(nèi)復(fù)刻一個(gè)臺積電，那中芯國際無疑是離目標(biāo)最近的公司。

2020年年中，已在港股上市多年的中芯國際宣布科創(chuàng)板上市計(jì)劃，其招股書在19天內(nèi)實(shí)現(xiàn)“閃電過會(huì)”，融資規(guī)模超過532億元。

回歸A股，也許是中芯國際在2020年做出的最正確決策之一。此前，中芯國際在港股的市凈率—鑒于半導(dǎo)體行業(yè)的重資產(chǎn)特性，常用市凈率（PB，股價(jià)與每股凈資產(chǎn)之比）來衡量其估值水平—長期穩(wěn)定在2倍或更低的位置;而A股對于中芯國際的市凈率認(rèn)知在巔峰時(shí)一度高達(dá)11倍，2020年10月華為海思被美國列入實(shí)體清單的消息傳出后，中芯國際股價(jià)隨即大幅跳水，市凈率亦大跌但仍穩(wěn)定在4倍左右并保持至今。

其實(shí)，無論臺積電還是希望追趕它的中芯國際，都只占據(jù)了芯片產(chǎn)業(yè)版圖的一角，即代工業(yè)務(wù)。芯片生產(chǎn)流程復(fù)雜，每個(gè)環(huán)節(jié)都涉及材料、設(shè)備、技術(shù)、資金的多重考驗(yàn)。作為產(chǎn)業(yè)鏈上的集成環(huán)節(jié)，代工廠必須有銜接前沿技術(shù)的能力。

“做代工廠第一名賺錢，第二名基本不賺錢，第三名虧錢，所以一定要爭做前兩名?！?019年9月，中芯國際聯(lián)席CEO趙海軍曾這樣表示。

2019年，美國喬治城大學(xué)下轄的“安全和新興技術(shù)中心”（CSET）曾深入分析了中美兩國的芯片全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。結(jié)果顯示，中國在光刻設(shè)備、處理控制設(shè)備、沉積技術(shù)等細(xì)分領(lǐng)域，目前幾乎沒有自主技術(shù)能力。而美國的情況是：如果借助韓國及歐洲諸國的盟友關(guān)系，在整條芯片產(chǎn)業(yè)鏈上幾乎不存在短板。

這是中國芯片產(chǎn)業(yè)謀求獨(dú)立發(fā)展時(shí)必須面對的困境。而對于中芯國際來說，若無法在技術(shù)路線上與臺積電縮小差距，“第二名”的優(yōu)勢也會(huì)快速流失。

高制程就是話語權(quán)

考核芯片代工企業(yè)的能力時(shí)，如果只能看一個(gè)指標(biāo)，那必定是“制程”。制程既是先進(jìn)生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也決定了代工企業(yè)的行業(yè)話語權(quán)。

芯片的“制程”指的是芯片晶體管柵極寬度的大小。制程的數(shù)字越小、制程就越高，對應(yīng)的晶體管密度越大，芯片功耗越低，性能越高。

根據(jù)上下游整合程度的差異，芯片生產(chǎn)企業(yè)可簡單分為兩類。一類是從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部自營的IDM（Integrated Design and Manufacturer）企業(yè)，代表公司是英特爾和三星;另一類不涉足設(shè)計(jì)只專注生產(chǎn)，也就是所謂的“代工廠”（Foundry），臺積電、中芯國際、聯(lián)電（UMC）、格羅方德（GLOBALFOUNDRIES）等公司均屬此類。此外，市場上亦有IDM企業(yè)接受外部訂單生產(chǎn)的案例，比如三星電子。

在頂尖制程工藝的比拼上，IDM企業(yè)目前總體領(lǐng)先代工企業(yè)至少一個(gè)代際。目前，三星在量產(chǎn)5nm制程的基礎(chǔ)上已開始規(guī)劃3nm制程量產(chǎn)，英特爾進(jìn)度略遜，7nm工藝也投產(chǎn)有望。

而在代工廠陣營，臺積電目前已可試產(chǎn)3nm的工藝水平遙遙領(lǐng)先于競爭對手。中芯國際此前多次表示正在嘗試從28nm向7nm的技術(shù)突進(jìn)，但財(cái)報(bào)顯示目前公司最先進(jìn)工藝仍停留在14nm;聯(lián)電和格羅方德則在2018年下旬就宣布放棄7nm制程工藝的研發(fā)，改為專注成熟制程。

半導(dǎo)體行業(yè)基本遵循著名的“摩爾定律”，即每18個(gè)月芯片性能翻一倍。這就意味著，每18個(gè)月就要有新一代的高制程工藝投產(chǎn)。

2004年，芯片內(nèi)晶體管正式進(jìn)入納米（nm）級別，難以滿足“摩爾定律”的技術(shù)瓶頸也很快出現(xiàn)—納米級別的晶體管的集成度和精細(xì)化程度非常高，已經(jīng)接近人類的物理認(rèn)知極限?！澳柖伞钡木€性發(fā)展趨勢，已經(jīng)趕不上指數(shù)級發(fā)展的數(shù)據(jù)處理需求，最典型的案例就是智能手機(jī)—目前最頂尖的制程工藝，都被用于生產(chǎn)大牌手機(jī)的旗艦款機(jī)型芯片。

臺積電、中芯國際及華虹三家晶元代工廠的加權(quán)平均制程發(fā)展

數(shù)據(jù)來源：臺積電、中芯國際及華虹半導(dǎo)體財(cái)報(bào)

臺積電過半收入來自先進(jìn)制程產(chǎn)品

數(shù)據(jù)來源：臺積電、中芯國際、華虹半導(dǎo)體2021年第一季度財(cái)報(bào)

要實(shí)現(xiàn)更高制程芯片的量產(chǎn)，芯片生產(chǎn)企業(yè)就得踏入一個(gè)“高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、長時(shí)間”的準(zhǔn)備期。以臺積電為例，公司的最先進(jìn)制程從研發(fā)成功到全面投產(chǎn)，往往需要7至8個(gè)季度的磨合、調(diào)整和良率攀升過程，且每一次向高制程工藝的迭代，投資規(guī)模都會(huì)比上一代工藝增加30%左右。

當(dāng)然，一旦高制程工藝研發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，市場訂單就會(huì)快速向高制程產(chǎn)品集中。頭部企業(yè)既可以賺到先進(jìn)工藝的溢價(jià)，也可以借此基本實(shí)現(xiàn)“贏者通吃”—這正是中芯國際等芯片生產(chǎn)企業(yè)努力爭做“前二名”的根本邏輯。

若以加權(quán)平均制程來看，臺積電在2020年年底已下探到32.9nm的超高水平;同期的中芯國際為94.04nm，另一家國產(chǎn)芯片代工廠“華虹半導(dǎo)體”則只有223.42nm。

中芯國際在“望一保二”的過程中，既要在頂尖制程的研發(fā)量產(chǎn)上有所突破，又要保住成熟制程的市場訂單，兼顧是最大的挑戰(zhàn)。

財(cái)報(bào)顯示，中芯國際在40/45nm、55/65nm、0.15/0.18μm三個(gè)制程區(qū)間獲得的訂單，為公司總計(jì)貢獻(xiàn)了超過80%的收入。這些制程區(qū)間的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，產(chǎn)品集中于對計(jì)算要求不高同時(shí)需求量巨大的車載電子芯片、圖像傳感器、Wi-Fi藍(lán)牙射頻、存儲(chǔ)器等領(lǐng)域。

先進(jìn)制程與下游產(chǎn)品的對應(yīng)關(guān)系

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)公開資料整理

固守成熟制程，嘗試錯(cuò)位發(fā)展，對于代工企業(yè)來說未嘗不是一個(gè)方向。以代工能力排名全球第十的華虹半導(dǎo)體為例：這家公司最擅長的工藝集中于0.11μm以上的傳統(tǒng)成熟制程，專攻安全芯片、電源管理、智能家電、功率放大器等大眾化產(chǎn)品。由于需求穩(wěn)定，又少了研發(fā)投入風(fēng)險(xiǎn)，在2016年至2019年的半導(dǎo)體行業(yè)下行周期內(nèi)，華虹半導(dǎo)體的收入增速水平反而高于臺積電、中芯國際、聯(lián)電等行業(yè)巨頭。

但市場目前對于中芯國際的期待早已不是只求穩(wěn)定賺錢，而是要嘗試打破歐美市場的技術(shù)壟斷。在缺少頂尖設(shè)備（中芯國際此前向ASML采購的EUV光刻機(jī)至今無法交付）、缺少客戶合作（華為海思受美國制裁后，中芯國際失去了最大的14nm制程客戶，目前公司已不單獨(dú)披露14nm制程收入）的情況下，僅靠中芯國際自身努力，要達(dá)成這一近乎非理性的目標(biāo)，難上加難。

生來糾結(jié)

中芯國際并非第一次在這種“內(nèi)憂外困”中被委以重任。實(shí)際上，這家公司的誕生本就源于一份對中國芯片產(chǎn)業(yè)的厚望。

進(jìn)入2000年代，中國內(nèi)地有意發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。但當(dāng)時(shí)由政府主導(dǎo)設(shè)立的芯片制造廠華晶和華虹，受《瓦森納協(xié)議》限制無法在全球市場采購到最先進(jìn)的設(shè)備。唯有成立一家國際化、市場化的公司，才能繞開這一限制—這便是中芯國際的誕生背景。

中芯國際的創(chuàng)始人張汝京是半導(dǎo)體行業(yè)的傳奇人物。他在美國德州儀器工作的20年間，于全球創(chuàng)辦并管理了10座工廠，人稱“蓋廠高手”。在美退休后，張汝京在中國臺灣創(chuàng)立世大半導(dǎo)體，后很快被臺積電收購。

由于中國臺灣在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)深厚，中芯國際的高管多少也都有中國臺灣企業(yè)的工作背景，其中就包括出身臺積電的蔣尚義、梁孟松。梁孟松僅用3年時(shí)間，就基本實(shí)現(xiàn)了中芯國際從28nm到7nm工藝的技術(shù)突進(jìn)計(jì)劃—在一般代工廠內(nèi)這一路線圖至少要10年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。

中芯國際自創(chuàng)立初期，就不可避免地要面臨來自臺積電的壓力。雙方的矛盾曾經(jīng)發(fā)展為兩次漫長的訴訟，且都不利于中芯國際。在2009年的第二次訴訟中，中芯國際因知識產(chǎn)權(quán)管理上的漏洞，于美國加州敗訴，導(dǎo)致張汝京離職。由于缺少靈魂人物坐鎮(zhèn)管理，中芯國際內(nèi)部的高管、股東利益矛盾逐步外顯。

技術(shù)代際差異使中芯國際難以擺脫負(fù)向循環(huán)

數(shù)據(jù)來源：中芯國際H股財(cái)報(bào)

臺積電的研發(fā)費(fèi)用絕對值遠(yuǎn)超中芯國際

數(shù)據(jù)來源：中芯國際H股財(cái)報(bào)

從王寧國與楊士寧的搭檔，到趙海軍、蔣尚義與梁孟松的高管組合，中芯國際是國內(nèi)少數(shù)長期維持“多頭管理”策略的大型企業(yè)。這種制度并不利于公司管理，只能形成多方利益的相對制衡。

高管團(tuán)隊(duì)之外，中芯國際的另一大問題來自各懷心思的股東。

創(chuàng)業(yè)早期，中芯國際曾在政府注資之外引入高盛、華登國際等美資入股。公司發(fā)展困難的2008年，黑石財(cái)團(tuán)也一度有意收購。但隨著大唐國際、中投集團(tuán)、國家大基金，以及在科創(chuàng)板IPO時(shí)中國半導(dǎo)體“產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”等先后入股，中芯國際目前的股權(quán)池，已成為多方意志的博弈場。

全面缺芯及國產(chǎn)替代趨勢下，中芯國際的產(chǎn)品現(xiàn)在不愁賣

數(shù)據(jù)來源：中芯國際招股說明書及2020年年報(bào)

2011年，中芯國際的大股東大唐電信曾主導(dǎo)一場高管變局，意圖獲得公司控制權(quán)。這場變局最終以失敗告終，而在隨后4年的調(diào)整期內(nèi)，中芯國際完成了從40nm制程到28nm制程的技術(shù)升級，但已經(jīng)落后臺積電5年。

基本面惡化導(dǎo)致中芯國際市凈率下降，兩市仍有明顯價(jià)差

數(shù)據(jù)來源：Wind資訊

中國內(nèi)地發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的意志、臺企經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的注入，以及多方股東的期待，共同組成了如今這個(gè)復(fù)雜的中芯國際。二十多年來，它確實(shí)完成了一系列重要的技術(shù)攻關(guān)，并打開了中國的芯片代工局面。但一家公司的能力邊界，并非僅靠意志、技術(shù)和資金就能輕松拓展。

難以打破的負(fù)循環(huán)

芯片產(chǎn)業(yè)由工藝制造技術(shù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，所以制程工藝上的代際差異，會(huì)清晰地反映在代工公司的各項(xiàng)指標(biāo)上，并呈現(xiàn)出一定規(guī)律。

臺積電所代表的，是市場頭名所能享受的“黃金循環(huán)”，即：開發(fā)過程中公司毛利率下降，成熟業(yè)務(wù)補(bǔ)貼收入—高制程工藝實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，客戶需求大增—先進(jìn)技術(shù)定價(jià)更高，盈利能力增強(qiáng)—為應(yīng)對需求擴(kuò)產(chǎn)，強(qiáng)化資本支出。

高制程工藝的研發(fā)投入及購買設(shè)備所需費(fèi)用普遍偏高。美國電子行業(yè)戰(zhàn)略咨詢公司IBS曾測算稱，3nm制程芯片的工藝開發(fā)費(fèi)用約為40億至50億美元，而興建一條3nm產(chǎn)線的成本約為150億至200億美元。

過去10年內(nèi)，全球芯片代工企業(yè)的平均研發(fā)強(qiáng)度（即研發(fā)費(fèi)用相對于公司營收的比例）穩(wěn)定在8%至10%之間，但就具體公司而言，一旦開發(fā)新工藝，研發(fā)費(fèi)用必定會(huì)增加。

例如，2019年至2020年，是臺積電主攻3nm、中芯國際主攻14nm量產(chǎn)的關(guān)鍵年份，當(dāng)年兩家公司的研發(fā)費(fèi)用都出現(xiàn)了顯著上升。而從過去10年的絕對值來看，臺積電研發(fā)費(fèi)用多為中芯國際的5至7倍，差距最大的年份接近11倍。

新工藝量產(chǎn)后，為保證滿足客戶訂單需求，代工企業(yè)往往要擴(kuò)充產(chǎn)能，乃至建新廠。買設(shè)備、造廠房、招員工，合起來就是大量的資本支出。

在其他行業(yè)，企業(yè)多要考慮“量入為出”，也就是以收入為基礎(chǔ)來確定資本支出的規(guī)模。但對于芯片代工廠而言，資本支出所代表的往往是企業(yè)對行業(yè)未來的看法，所以支出與收入水平脫鉤的現(xiàn)象并不少見。

2020年，中芯國際的資本支出首次超過了當(dāng)年收入，且高出近50%，大部分支出是用于擴(kuò)充已有制程工藝的產(chǎn)能。其招股書也顯示計(jì)劃將IPO融資中的約120億元用于擴(kuò)展高技術(shù)含量的芯片產(chǎn)能，或投資其他先進(jìn)及成熟工藝的研發(fā)。此前，中芯國際僅有2016年的資本支出接近當(dāng)年收入，當(dāng)時(shí)同樣面臨擴(kuò)產(chǎn)需求。

新工藝上馬后，代工企業(yè)緊接著會(huì)面臨的問題就是設(shè)備折舊。行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示，在一個(gè)芯片代工廠中，與制程緊密相關(guān)的晶圓制造設(shè)備初期成本，約占全部建設(shè)成本的46.9%。按照規(guī)定，這些設(shè)備的價(jià)值需要攤銷為5到7年內(nèi)的折舊成本，從而影響投產(chǎn)早期公司的利潤率，乃至?xí)霈F(xiàn)一段時(shí)間的“負(fù)毛利”。

但如果代工廠在制程工藝上領(lǐng)跑同行，乃至整整領(lǐng)先一代或數(shù)代，設(shè)備折舊成本就不會(huì)造成太大的困擾，反而可以加以利用。

以28nm制程開發(fā)為例，臺積電在2011年擴(kuò)大了這一制程的產(chǎn)能，相關(guān)設(shè)備折舊于2016年計(jì)提完畢后，產(chǎn)品利潤率便大幅提升。2017年，臺積電在這一方向上開打價(jià)格戰(zhàn)，從同樣有28nm開發(fā)能力但還在計(jì)提設(shè)備折舊的中芯國際、聯(lián)電手中搶客戶，使后兩家公司的產(chǎn)品盈利性大幅下降。

如果說芯片代工的技術(shù)演進(jìn)對于臺積電是“黃金循環(huán)”，那么對于中芯國際和其他代工廠而言，就是糟糕的“負(fù)循環(huán)”：企業(yè)始終在追趕技術(shù)，同等研發(fā)投入不可避免—推出更先進(jìn)制程，客戶采用的積極性依然較低—同行價(jià)格戰(zhàn)和設(shè)備折舊同時(shí)影響盈利水平—自有資金難以覆蓋資本支出。

目前可能打破這個(gè)負(fù)循環(huán)的方法，就是眼下中國內(nèi)地市場所面臨的技術(shù)封鎖以及全面缺芯的狀態(tài)。如果大部分客戶都放棄追求頂級制程技術(shù)、且使用“國產(chǎn)替代”的意愿上升，中芯國際就有望重塑收入與支出的關(guān)系，從而調(diào)整出一種新的“內(nèi)循環(huán)”機(jī)會(huì)。

國產(chǎn)替代只能短期治標(biāo)

在外部環(huán)境相當(dāng)糟糕的2020年，中芯國際的營收表現(xiàn)卻出乎意料。當(dāng)年，公司的總營收達(dá)到39.07億美元，同比增長高達(dá)25.4%。公司對此的解釋是：代工業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了量、價(jià)齊升，共同帶動(dòng)了收入增長。

目前中芯國際總計(jì)有7條產(chǎn)線，集中在北京、上海、深圳、天津四大城市。7條產(chǎn)線中，4條用于生產(chǎn)成本更低、材料利用率更高的12英寸芯片晶圓，3條生產(chǎn)8英寸晶圓。而在已經(jīng)提上日程的深圳擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃中，中芯國際還要增加1條12英寸、1條8英寸產(chǎn)線，但需等到2022年才能正式投產(chǎn)。

相比產(chǎn)能擴(kuò)張，2020年中芯國際實(shí)現(xiàn)了更明顯的產(chǎn)量躍升，當(dāng)年的產(chǎn)能利用率升至95.64%的歷史高位，也首次實(shí)現(xiàn)了超過100%的產(chǎn)銷率，是真正意義上的“供不應(yīng)求”。

多家第三方機(jī)構(gòu)都預(yù)測，全球范圍內(nèi)的“缺芯”問題會(huì)貫穿2021年，由于各代工廠產(chǎn)能提升都需要時(shí)間，供需不平衡的問題可能延續(xù)到2022年。而在中國本土，由于部分成熟制程產(chǎn)能提升比較容易，“缺芯”壓力在2022年或可得到緩解。但行業(yè)媒體“芯謀研究”的預(yù)測指出，如果代工廠擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)度受阻，那么到2025年，國內(nèi)芯片的產(chǎn)能缺口需要8個(gè)中芯國際才能補(bǔ)上。

短期的供需矛盾，也顯著反映在了價(jià)格上。2020年，中芯國際的晶圓代工單價(jià)相比前一年已經(jīng)上漲了200多元;2021年4月1日，中芯國際的部分客戶又接到了一輪漲價(jià)通知，不同產(chǎn)品的漲價(jià)幅度從個(gè)位數(shù)到30%不等。

此外，國家有意快速提升芯片自給率的政策目標(biāo)，也在推動(dòng)中芯國際的客戶結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改變。2014年第一季度，中芯國際的中國內(nèi)地及中國香港客戶占比首次超過了北美客戶。到最近的2021年第一季度，公司中國內(nèi)地及中國香港客戶的比例已是北美客戶的兩倍。

所以，對中芯國際來說，賺錢可能是最近一兩年內(nèi)比較容易的事，難的是讓投資者在中美貿(mào)易摩擦未解、技術(shù)提升空間有限的背景下，重建股價(jià)層面的信心。

在中國芯片產(chǎn)業(yè)這輪史無前例的歷史浪潮中，中芯國際顯然不應(yīng)該滿足于行業(yè)第二帶來的這種局部統(tǒng)治力，但催促它向第一名挑戰(zhàn)，實(shí)際上又形成了一種“非不為也，實(shí)不能也”的發(fā)展壓力。如何充分認(rèn)識夢想與現(xiàn)實(shí)間的差異，將是留給國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)投資者的重要課題。