6月1日晚，中芯國際科創(chuàng)板IPO申請正式獲得上交所受理，計劃募集資金200億元。
據(jù)中芯國際招股書披露，這次科創(chuàng)板上市募集的資金，80億元將投入中芯國際旗下的中芯南方公司（中芯南方集成電路制造有限公司）正在進行的12英寸芯片SN1項目，占此次募集資金的40％。
此前不久，國家集成電路基金會聯(lián)合多方機構(gòu)向中芯國際注資213億元，和這次科創(chuàng)板上市募集的資金共達413億元。此次中芯國際大量募集資金，是在中美貿(mào)易摩擦升級的背景下進行，其重要意義不言而喻。
在半導體行業(yè)，技術(shù)一直是引領(lǐng)企業(yè)的核心競爭力。晶圓代工技術(shù)研發(fā)的進步，需要大量資金投入。但半導體行業(yè)的技術(shù)進步是一個長期的過程，中芯國際目前的技術(shù)水平還略微落后，想要追趕國際尖端水平，就需要厚積薄發(fā)。
回歸A股，意在追趕先進制程工藝
半導體產(chǎn)業(yè)的芯片制造與設(shè)計技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備、加工工藝、封裝測試、批量試產(chǎn)及設(shè)計創(chuàng)新能力上。
目前，國內(nèi)最先進的集成芯片代工企業(yè)就是中芯國際，其主要業(yè)務(wù)包括14納米到0．35微米的芯片代工與技術(shù)服務(wù)。其中，集成電路的晶圓代工業(yè)務(wù)是中芯國際的營收核心，占2019年業(yè)務(wù)收入的93．12％。
這次中芯國際在科創(chuàng)板上市，募集資金主要還是用于晶圓代工先進工藝的研發(fā)。中芯國際計劃投入80億資金的SN1項目，主要用于生產(chǎn)14nm及更高制程工藝的集成電路芯片。而在中芯國際加快研發(fā)腳步的背后，也不可避免的受到來自中美貿(mào)易摩擦升級的影響。
中美貿(mào)易摩擦升級的情況下，中芯國際可能會在生產(chǎn)、訂單方面受到影響。因此，中芯國際加大了研發(fā)力度也在情理之中。
中芯國際的14nm晶圓代工技術(shù)，是國內(nèi)半導體行業(yè)最先進的集成電路晶圓代工技術(shù)水平。但與業(yè)內(nèi)最高技術(shù)水平相比，中芯國際的制程工藝上至少還存在兩代的技術(shù)差距。而要想縮小這個差距，就需要借助雄厚的資本，這正是此次上市融資的原因。
納米制程工藝的節(jié)點代數(shù)，是指晶體管源極和漏極所連接的半導體材料的距離。例如7nm制程工藝，是指晶體管源極和漏極之間的線寬為7納米。
摩爾定律提到，集成線路上可容納的元器件數(shù)目每提升一倍，性能也會提升一倍。按照摩爾定論，納米制程工藝越低，柵極的線寬越小，集成電路上可容納的原件數(shù)目也就越多，其性能也就更優(yōu)越，所以半導體產(chǎn)業(yè)的頂部企業(yè)都在向高端技術(shù)發(fā)展。
對半導體產(chǎn)品制造企業(yè)來說，制程工藝的節(jié)點代數(shù)就代表了企業(yè)晶圓技術(shù)的研發(fā)實力。目前，業(yè)內(nèi)可以量產(chǎn)的最高制程工藝是臺積的5nm制程工藝，中芯國際量產(chǎn)制程芯片工藝是14nm。在16nm及更高制程工藝上，臺積電有12nm、10nm、7nm制程工藝，中芯國際16nm以上制程工藝僅有14nm。
可以看出，中芯國際的制程工藝和臺積電相比還有較大差距。這樣的技術(shù)差距下，中芯國際所承受的科研壓力可想而知。
而在國內(nèi)半導體企業(yè)中，中芯國際在納米制程研發(fā)中投入的費用是最多的，2018年中芯國際研發(fā)費用為45億元，占營業(yè)收入的19％；2019年投入47億元，營業(yè)收入占比22％。除此之外，中芯國際每年研發(fā)費用的投入占比還在提升。
傾力研發(fā)之下，中芯國際的14nm制程工藝終于在2019年投入量產(chǎn)，并且良率達到了95％。不過，晶圓產(chǎn)能提升緩慢的問題，仍一直困擾著中芯國際。
晶圓產(chǎn)能是道難題
據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)，2019年中芯國際平均每月出貨量為20．5萬片，而臺積電平均月產(chǎn)量為108．3萬片。2019年，中芯國際共生產(chǎn)芯片515．3萬片，臺積電為1010萬片。
月均出貨量數(shù)據(jù)對比上，臺積電的產(chǎn)量將近中芯國際的5倍；年度產(chǎn)量數(shù)據(jù)，臺積電產(chǎn)量約為中芯國際的2倍。而在中芯國際早就成熟的28nm制程工藝上，良率上也一直未有很大突破。
中芯國際和臺積電晶圓產(chǎn)能上的差距，歸根結(jié)底還是技術(shù)上的差距。不過，臺積電畢竟是行業(yè)領(lǐng)頭羊，中芯國際各方面數(shù)據(jù)遜色也在情理之中。
晶圓制程技術(shù)的差距，也反映在高端產(chǎn)品在總收入占比上。2020年Q1財報，臺積電7nm制程工藝出貨量占總收入的35％，16nm及更高工藝水平工藝占總收入的55％。而中芯國際僅有14nm的制程工藝高于16nm，總收入占比僅為1．3％，仍存在較大差距。
顯然，和中芯國際相比較，臺積電的晶圓制程技術(shù)在產(chǎn)能上更具有優(yōu)勢。2019年，臺積電營收2470億元，16nm及更高制程工藝創(chuàng)造營收為1358億元，而中芯國際僅為2．86億元。從臺積電和中芯國際16nm及更高制程工藝營收對比中，半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)造收益的特性表現(xiàn)得淋漓盡致。
在技術(shù)研發(fā)上，產(chǎn)能提升也是中芯國際必須渡過的一個難關(guān)。而晶圓代工技術(shù)的進步，需要大量的高端技術(shù)人才和長期實踐積累，短時間內(nèi)很難有所突破。突破技術(shù)研發(fā)提升量產(chǎn)規(guī)模，才有希望抓住時機、沖破限制，這正是當前上市的另一層含義。
而在逼近摩爾定律極限的3nm制程工藝后，納米制程工藝會進入技術(shù)瓶頸，這段時間會成為中芯國際技術(shù)突圍的最佳時期。
3nm成最佳突圍契機
在納米制程工藝中，更高的制程工藝也意味著芯片上的晶體管更加集中，而晶體管過于集中會導致晶體管源極和漏極的溝道縮短，晶體管柵極的電流不能從源極流向漏極，更容易引發(fā)量子隧穿效應(yīng)，從而使邏輯電路失效。
據(jù)業(yè)內(nèi)說法，目前納米制程工藝的極限在3nm。超過3nm后，量子效應(yīng)會使晶體管失去開關(guān)的作用，進而使邏輯電路失效。聯(lián)發(fā)科董事長蔡明介表示，3nm之后研發(fā)將會遇到極大的困難，預計會在2025年遇到技術(shù)瓶頸。
在3nm之后晶圓制程工藝的研發(fā)上，各企業(yè)將會停滯較長一段時間。而這段時間，將會是中芯國際追趕國際晶圓制程工藝水平的機會。
此次中芯國際在科創(chuàng)板上市，目的就在于加快晶圓代工技術(shù)的研發(fā)腳步，力求在3nm極限制程工藝的機遇下追上國際半導體尖端水平。不過，晶圓制程工藝的技術(shù)進步是一個積累的的過程，中芯國際想要在3nm制程工藝的瓶頸期追上國際水平，仍面臨很大的壓力。
作為國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，中芯國際背負著國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)突圍的希望。雖然前路艱難，但中芯國際仍必須負重前行，畢竟作為國內(nèi)最高技術(shù)水平的代表，中芯國際已經(jīng)退無可退。