14nm节点
中芯国际实现量产 华虹处于良率爬坡阶段
中国大陆本土晶圆代工双引擎初具模型
从1996至2020年 从0到1背后风云起伏
而面对凶猛如台积电 该如何高效缩小差距
全文共3290字 阅读时长约15分钟
受到美国政策影响，台积电14nm对华为供货受到限制的新闻引起广泛讨论，也让人们为华为捏了一把汗。
然而当前的情景正如《史记·淮阴侯列传》中韩信的话：其势非置之死地，使人人自为战。
美国将“源自美国技术”标准比重从25%下调至10%，让台积电14nm对华为供货受到很大影响。不过，其7nm技术比重不到10%，可继续供货。
外媒对于华为/台积电/美国政府三角关系的报道
图源 | Financial Times
同时，14nm在大陆晶圆代工厂已经有了替代方案。因此，局势对于华为而言虽然凶险但并不是死局。
根据最新的市场消息，华为旗下的海思半导体已经下单中芯国际14nm工艺，从台积电南京厂开始转订单。
当然，目前国际形势并不见好转迹象，单纯一个中芯国际做替代并不保险。好消息是我们看到华虹在14nm崭露头角，进入良率爬坡阶段。
目前，中国大陆晶圆制造第一阵营包括中芯国际、紫光、华虹和华润，紫光专注内存产品，华润属IDM（Integrated Device Manufacturer，整合器件制造商），仅中芯国际和华虹侧重晶圆代工。两者将有机会打造中国大陆晶圆代工发展双引擎。
临危受命之气势如虹的开局
回顾华虹发展史，要追溯到1995年的“909”工程。
什么是“909”工程
作为中国电子工业有史来投资最大的国家项目，目标建设一条8英寸、0.5微米技术起步、月加工2万片的超大规模集成电路生产线。作为“909”工程的主要载体，华虹微电子有限公司于1996年成立。
华虹成立之初，国外从业者对其成长并不看好，认为以当时中国集成电路情况，所设立目标不切实际，更有甚者认为中国在集成电路发展上有“暴发户”心态。不过，他们忽视了合资公司因素。
图源 | SOHU
1997年，华虹NEC公司成立，由华虹微电子和日本NEC、NEC（中国）共同投资，初始资金为7亿美元。其中，华虹出资5亿美元，占股71.4%。
很多华人工程师被派到日本进行技术培训，学习到日本先进的半导体制造技术的关键、细节、内容和管理经验。
1999年，华虹NEC正式投产，8英寸硅片月投量比计划提前超过5000片，时间超前7个月，年底已实现一万片生产能力。
彼时，8英寸硅片代表世界先进水平。在此之前，该制造技术与市场都被国际厂商垄断。华虹NEC打破了这项垄断，但是有更大的挑战等待着华虹。
华虹NEC量产后，“909”工程领导表示，政策可以帮助实现从0到1，但是这个1后面是归零还是到100，还是要看公司自己的造化。
本土集成电路制造的灰色10年
由于当时国内集成电路产业链薄弱，实现量产的华虹NEC实际上并没有多少国内客户可做，公司的主要业务都来自于国际客户需求。
图源 | The New York Times
而且，刚刚投产就实现盈利的华虹NEC之后遭到当头一棒。IT产业泡沫引起的内存震荡让华虹NEC的产线着实尴尬，不得不走上转型的道路。
那场IT泡沫影响的是全行业，不仅是内存芯片，各类型芯片都跌入低谷。2001年，华虹全年亏损达到13.84亿元。
本来，如果没有这场IT泡沫，华虹的发展将如其名字中的后一个字——气贯长虹，但是这场科技劫难让世人重提“908”工程往事。
开始于1990年的“908”工程的目标是用5年的时间建成一条６英寸0.8~1.2微米的芯片生产线，项目的主体是无锡华晶。
华晶的技术来源于美国朗讯，但直到1997年，产能仅月产800片。后来是张汝京接管后力缆狂澜才让这个项目在1999年完成了验收。对于国产集成电路制造来说，“908”工程属于逝去的5年。
然而，当华虹业绩不好时，部分媒体又开始大肆宣扬“砸钱是搞不成集成电路”的理论，导致政府层面对于华虹的未来发展信心不足。这之后很长一段时间，华虹没有拿到政府的大规模投资。
背水一战的魄力与决心 图源 | 官网
2003年，华虹集团从日方收回华虹NEC经营管理权，开始了自主经营。为了避开“908”工程的弊端，华虹从一开始就是走市场导向，2001年它开始孤立无援，而2003年后它更是要独自面对。
从2001年到2010年这十年的时间，我们在华虹官网上看到的进程寥寥，能够称之为公司发展里程碑的可能要算2009年华虹集团实施战略重组。
21世纪第一个十年，走的跌跌撞撞的大陆集成电路制造企业不仅有华虹，成立于2000年的中芯国际同样日子不好过。
虽然凭借张汝京个人关系以其大局观，让中芯国际很快就有了自己的产线和订单，但和台积电持续不断的官司还是让其在2009年时亏损9.6亿美元。
因此，这十年对于中国集成电路制造来讲是灰色的十年。
风雨蹉跎14载终迎转机
终于，华虹在2010年迎来转机。那一年，“909”工程开始第一阶段升级改造，12英寸晶圆制造项目启动。
目标是建设一条12英寸、90-65-45nm技术工艺等级，月产3.5万片晶圆的集成电路生产线。华虹出现全新成员——华力微电子。
图源 | 华力微电子官网
2010/01
“华力一期”12英寸晶圆项目正式启动。同年11月，第一台工艺设备Arf光刻机进场。
2011/04
55nm工艺产品开始流片。“华力一期”于2015年3月完成验收。现在，华虹官方称其为“华虹五厂”。
2016年底
“909”工程二次升级改造项目启动，目标是投资387亿元，建设一条28-20-14nm工艺等级、月产能4万片晶圆的12英寸生产线。当时的要求是2018年试生产。
2018/05
来自ASML的NXT 1980Di光刻机进场。当时，该设备是中国大陆集成电路生产线上最先进的浸没式光刻机。
2018/10
“华力二期” 经过22个月的工期建设正式投产，规划月产能为4万片晶圆，工艺技术从28nm起步。不过，初期只有1万片的产能。
“华力二期”也就是华虹六厂，投产后工艺覆盖了0.5微米到14nm，重点从事逻辑芯片的生产。到了2020年1月，华虹六厂产能已经爬坡到2万片。
2018年3月，华虹七厂是华虹半导体位于无锡的集成电路研发和制造基地（一期）12英寸生产线建设项目，开始于。
华虹七厂的建成让华虹成为国内唯一一家连续两年里建成两条12英寸生产线的企业集团。
2020/01
华虹集团在无锡新完工的华虹七厂研发大楼召开全球供应商座谈会。期间，首次发布14nm工艺的详细良率情况。
华虹集团总工程师赵宇航表示，14nm FinFET工艺已经全线贯通，SRAM良率25%，2020年将快速推进。
回顾华虹发展的25年，最开始壮志凌云，中间步履蹒跚，近来又重拾雄心。不过，这样的评价更多是外界给予华虹的。
能够一次又一次承担国家级项目，能够在市场化情况下坚持至今，相信华虹人自始至终都是憋着一股劲，为了证明当初发起“909”工程的正确决定。
到目前为止，华虹集团下面下辖9家企业，包括上海华虹宏力半导体制造有限公司、上海集成电路研发中心、上海华虹挚芯电子科技有限公司等。
本土晶圆代工双引擎之惑
不出意外的话，华虹将在2022年前后实现14nm客户导入。在先进工艺上，华虹将和中芯国际一起扮演大陆集成电路制造的“双骄”。
图源 | TrendForce
2018年，中芯国际与华虹半导体上榜2018年世界晶圆代工Top10，两家企业占到前十大企业总值的8.35%，占到全球晶圆代工总额的7.74%。
未来，中芯国际和华虹面临的发展阻碍虽有些许差异，但也大致相同。
尽管中芯国际已量产14nm，且华虹也在14nm处于良率爬坡阶段，但是集成电路制造依然是大陆集成电路产业的短板。
目前，主流的国产芯片基本都是国际和台湾工厂代工制造。打消他们的顾虑让其转投入中芯国际或者华虹的产能中，这是首要挑战。
其次，从目前华虹的毛利率来看，和行业龙头台积电相比还有非常大的差距。此前，华虹在发布2019年Q3财报时，预计Q4销售收入约2.42亿美元左右，毛利率约在26%到28%之间。
再来看台积电，2019年Q4毛利率为50.2%。净利润是公司可以拿去再投资、再开发的真金白银，在营收和毛利率双双都不及台积电的情况下，华虹此后的追赶过程将异常“吃力”。
雅虎财经对华虹市场表现预测
图源 | Yahoo Finance
根据统计，2014年到2018年台积电研发投入为500亿美元，2019年投入超过100亿美元。而华虹的整体营收在2019年也才刚超过110亿元。在这方面，华虹和台积电的差距还是明显的。
如果在更先进工艺节点迟迟看不到进展，三星和台积电必然将采用种种办法对付大陆晶圆代工厂，包括某些节点上面的价格战。
好消息是大陆的集成电路制造有大基金做支援。不过要弥补单一企业在投资上和竞争对手的差距，靠“分散型”投资的大基金还远远不够。
写在最后
中国半导体行业协会副理事长于燮康此前在第二十二届中国集成电路制造年会上分享的观点中，有两点是针对于集成电路制造的，对华虹这样的晶圆代工企业的发展至关重要。
其一是顶层，规划解决乱散局面，尤其是大直径先进工艺芯片领域的投资，必须谨慎，要体现国家意志。
其二是对于前期投资的重点项目应加大力度投资，帮助度过产能爬坡，进入企业盈利期。要想打造大陆晶圆代工的“双引擎”，这两点必须都要落到实处。
- END -
