陳銳

若以現(xiàn)有技術水平為基礎，中國內地有沒有可能在5年內復刻一個臺積電？

知名芯片調研公司IC Insights的判斷是：有可能，但需要一個前提—與芯片技術、貿易相關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2000億元扶持產業(yè)發(fā)展，5年就是上萬億元。

對于芯片投資，當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業(yè)基金—也就是所謂的“國家大基金”，合計3200億元—正在市場上大手筆“掃貨”，尋找行業(yè)上下游的各類機會。

再比如，各地政府對延攬芯片項目落地也相當積極，僅2020年上半年就有15個省份簽約了半導體項目，總投資額超過2000億元。當然，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)實層面，中國內地其實已有全球第二大芯片代工品牌“中芯國際”。若說要在短時間內復刻一個臺積電，那中芯國際無疑是離目標最近的公司。

2020年年中，已在港股上市多年的中芯國際宣布科創(chuàng)板上市計劃，其招股書在19天內實現(xiàn)“閃電過會”，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—鑒于半導體行業(yè)的重資產特性，常用市凈率（PB，股價與每股凈資產之比）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知在巔峰時一度高達11倍，2020年10月華為海思被美國列入實體清單的消息傳出后，中芯國際股價隨即大幅跳水，市凈率亦大跌但仍穩(wěn)定在4倍左右并保持至今。

其實，無論臺積電還是希望追趕它的中芯國際，都只占據(jù)了芯片產業(yè)版圖的一角，即代工業(yè)務。芯片生產流程復雜，每個環(huán)節(jié)都涉及材料、設備、技術、資金的多重考驗。作為產業(yè)鏈上的集成環(huán)節(jié)，代工廠必須有銜接前沿技術的能力。

“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。”2019年9月，中芯國際聯(lián)席CEO趙海軍曾這樣表示。

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

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

高制程就是話語權

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

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，芯片生產企業(yè)可簡單分為兩類。一類是從設計到生產環(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;另一類不涉足設計只專注生產，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)目前總體領先代工企業(yè)至少一個代際。目前，三星在量產5nm制程的基礎上已開始規(guī)劃3nm制程量產，英特爾進度略遜，7nm工藝也投產有望。

而在代工廠陣營，臺積電目前已可試產3nm的工藝水平遙遙領先于競爭對手。中芯國際此前多次表示正在嘗試從28nm向7nm的技術突進，但財報顯示目前公司最先進工藝仍停留在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。

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

2004年，芯片內晶體管正式進入納米（nm）級別，難以滿足“摩爾定律”的技術瓶頸也很快出現(xiàn)—納米級別的晶體管的集成度和精細化程度非常高，已經接近人類的物理認知極限?！澳柖伞钡木€性發(fā)展趨勢，已經趕不上指數(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—目前最頂尖的制程工藝，都被用于生產大牌手機的旗艦款機型芯片。

臺積電、中芯國際及華虹三家晶元代工廠的加權平均制程發(fā)展

數(shù)據(jù)來源：臺積電、中芯國際及華虹半導體財報

臺積電過半收入來自先進制程產品

數(shù)據(jù)來源：臺積電、中芯國際、華虹半導體2021年第一季度財報

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

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

若以加權平均制程來看，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，另一家國產芯片代工廠“華虹半導體”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)。

財報顯示，中芯國際在40/45nm、55/65nm、0.15/0.18μm三個制程區(qū)間獲得的訂單，為公司總計貢獻了超過80%的收入。這些制程區(qū)間的生產工藝已經相當成熟，產品集中于對計算要求不高同時需求量巨大的車載電子芯片、圖像傳感器、Wi-Fi藍牙射頻、存儲器等領域。

先進制程與下游產品的對應關系

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)公開資料整理

固守成熟制程，嘗試錯位發(fā)展，對于代工企業(yè)來說未嘗不是一個方向。以代工能力排名全球第十的華虹半導體為例：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品。由于需求穩(wěn)定，又少了研發(fā)投入風險，在2016年至2019年的半導體行業(yè)下行周期內，華虹半導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壟斷。在缺少頂尖設備（中芯國際此前向ASML采購的EUV光刻機至今無法交付）、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，目前公司已不單獨披露14nm制程收入）的情況下，僅靠中芯國際自身努力，要達成這一近乎非理性的目標，難上加難。

生來糾結

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

進入2000年代，中國內地有意發(fā)展半導體產業(yè)。但當時由政府主導設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的設備。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)立世大半導體，后很快被臺積電收購。

由于中國臺灣在半導體產業(yè)的經驗深厚，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年時間，就基本實現(xiàn)了中芯國際從28nm到7nm工藝的技術突進計劃—在一般代工廠內這一路線圖至少要10年時間才能實現(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，中芯國際因知識產權管理上的漏洞，于美國加州敗訴，導致張汝京離職。由于缺少靈魂人物坐鎮(zhèn)管理，中芯國際內部的高管、股東利益矛盾逐步外顯。

技術代際差異使中芯國際難以擺脫負向循環(huán)

數(shù)據(jù)來源：中芯國際H股財報

臺積電的研發(fā)費用絕對值遠超中芯國際

數(shù)據(jù)來源：中芯國際H股財報

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。

高管團隊之外，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，黑石財團也一度有意收購。但隨著大唐國際、中投集團、國家大基金，以及在科創(chuàng)板IPO時中國半導體“產業(yè)聯(lián)盟”等先后入股，中芯國際目前的股權池，已成為多方意志的博弈場。

全面缺芯及國產替代趨勢下，中芯國際的產品現(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

2011年，中芯國際的大股東大唐電信曾主導一場高管變局，意圖獲得公司控制權。這場變局最終以失敗告終，而在隨后4年的調整期內，中芯國際完成了從40nm制程到28nm制程的技術升級，但已經落后臺積電5年。

基本面惡化導致中芯國際市凈率下降，兩市仍有明顯價差

數(shù)據(jù)來源：Wind資訊

中國內地發(fā)展半導體產業(yè)的意志、臺企經驗和技術的注入，以及多方股東的期待，共同組成了如今這個復雜的中芯國際。二十多年來，它確實完成了一系列重要的技術攻關，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、技術和資金就能輕松拓展。

難以打破的負循環(huán)

芯片產業(yè)由工藝制造技術驅動產業(yè)發(fā)展，所以制程工藝上的代際差異，會清晰地反映在代工公司的各項指標上，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)務補貼收入—高制程工藝實現(xiàn)量產，客戶需求大增—先進技術定價更高，盈利能力增強—為應對需求擴產，強化資本支出。

高制程工藝的研發(fā)投入及購買設備所需費用普遍偏高。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)費用約為40億至50億美元，而興建一條3nm產線的成本約為150億至200億美元。

過去10年內，全球芯片代工企業(yè)的平均研發(fā)強度（即研發(fā)費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)費用必定會增加。

例如，2019年至2020年，是臺積電主攻3nm、中芯國際主攻14nm量產的關鍵年份，當年兩家公司的研發(fā)費用都出現(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。

新工藝量產后，為保證滿足客戶訂單需求，代工企業(yè)往往要擴充產能，乃至建新廠。買設備、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年收入，且高出近50%，大部分支出是用于擴充已有制程工藝的產能。其招股書也顯示計劃將IPO融資中的約120億元用于擴展高技術含量的芯片產能，或投資其他先進及成熟工藝的研發(fā)。此前，中芯國際僅有2016年的資本支出接近當年收入，當時同樣面臨擴產需求。

新工藝上馬后，代工企業(yè)緊接著會面臨的問題就是設備折舊。行業(yè)統(tǒng)計顯示，在一個芯片代工廠中，與制程緊密相關的晶圓制造設備初期成本，約占全部建設成本的46.9%。按照規(guī)定，這些設備的價值需要攤銷為5到7年內的折舊成本，從而影響投產早期公司的利潤率，乃至會出現(xiàn)一段時間的“負毛利”。

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

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

如果說芯片代工的技術演進對于臺積電是“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“負循環(huán)”：企業(yè)始終在追趕技術，同等研發(fā)投入不可避免—推出更先進制程，客戶采用的積極性依然較低—同行價格戰(zhàn)和設備折舊同時影響盈利水平—自有資金難以覆蓋資本支出。

目前可能打破這個負循環(huán)的方法，就是眼下中國內地市場所面臨的技術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、且使用“國產替代”的意愿上升，中芯國際就有望重塑收入與支出的關系，從而調整出一種新的“內循環(huán)”機會。

國產替代只能短期治標

在外部環(huán)境相當糟糕的2020年，中芯國際的營收表現(xiàn)卻出乎意料。當年，公司的總營收達到39.07億美元，同比增長高達25.4%。公司對此的解釋是：代工業(yè)務實現(xiàn)了量、價齊升，共同帶動了收入增長。

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

相比產能擴張，2020年中芯國際實現(xiàn)了更明顯的產量躍升，當年的產能利用率升至95.64%的歷史高位，也首次實現(xiàn)了超過100%的產銷率，是真正意義上的“供不應求”。

多家第三方機構都預測，全球范圍內的“缺芯”問題會貫穿2021年，由于各代工廠產能提升都需要時間，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”的預測指出，如果代工廠擴產進度受阻，那么到2025年，國內芯片的產能缺口需要8個中芯國際才能補上。

短期的供需矛盾，也顯著反映在了價格上。2020年，中芯國際的晶圓代工單價相比前一年已經上漲了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通知，不同產品的漲價幅度從個位數(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，也在推動中芯國際的客戶結構進一步改變。2014年第一季度，中芯國際的中國內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比較容易的事，難的是讓投資者在中美貿易摩擦未解、技術提升空間有限的背景下，重建股價層面的信心。

在中國芯片產業(yè)這輪史無前例的歷史浪潮中，中芯國際顯然不應該滿足于行業(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)，實際上又形成了一種“非不為也，實不能也”的發(fā)展壓力。如何充分認識夢想與現(xiàn)實間的差異，將是留給國內芯片產業(yè)投資者的重要課題。