摘要:什么是成熟制程?其实,对成熟制程有三种称呼,传统制程(legacy process)、成熟制程(mature process)和非先进制程(non - advanced process),这三个术语含义相同,均指非先进制程,非先进制程这个术语其实更准确,只是没
什么是成熟制程?其实,对成熟制程有三种称呼,传统制程(legacy process)、成熟制程(mature process)和非先进制程(non - advanced process),这三个术语含义相同,均指非先进制程,非先进制程这个术语其实更准确,只是没那么好听;传统制程对应的英文单词legacy process也不太好听(legacy主要是遗留的意思),所以最后大家主要用成熟制程这个术语。一般来说,先进制程是指16纳米以下的半导体先进制程,比如2纳米、3纳米、4纳米、5纳米、7纳米、8纳米、10纳米、12纳米或16纳米。随着半导体技术的发展,先进制程的定义会随时间发生变化且范围会缩小。例如,现在有些人已不再将16纳米或12纳米归类为先进制程。
另一种定义方式是指美国政府想要禁止的半导体工艺范围之外的制程,当然主要针对的是对中国大陆实施半导体禁运的范围。之前主要是指28nm及以上。
台积电是全球最大的先进代工垄断企业和最大的晶圆制造商,它的定义也很有代表性。在每个季度的财报电话会议上,台积电都会列出收入占比最高的三种工艺。这三种工艺是台积电自己定义的先进工艺。在2024年第四季度,3纳米工艺将占晶圆总收入的26%,5纳米工艺将占34%,7纳米工艺将占14%。除此之外的显然就是非先进制程,也就是成熟制程。
在美国对中国搞半导体制裁之前,几乎所有人都认为成熟制程(即非先进制程)的芯片用途有限,而芯片大多应该是先进制程的。现在大家都知道这是人们对芯片制造的最大误解。
芯片可与塑料相媲美,在现代人们的日常生活中几乎无处不在。它们的重要性毋庸置疑。然而,汽车、电视、冰箱、洗衣机、各种遥控器、家用电器、医疗设备,甚至弹药以及所有电子设备,人们在日常生活中使用的芯片都是用成熟制程制造的。换句话说,成熟制程的用途和市场远远大于先进制程。
半导体产业协会(SEMI)数据显示,成熟制程占全球芯片需求的四分之三。国际数据公司(IDC)估计,到2025年中国成熟制程芯片产能将占全球市场的约28%,半导体产业协会(SEMI)称这一数字到2027年可能增长至39%。
众多中国大陆半导体企业积极扩充成熟制程产能。例如,中芯国际在北京、上海、深圳等地都有成熟制程产线扩建计划。华虹半导体也在持续扩大其在上海、无锡等地的成熟制程产能,以满足市场对成熟制程芯片的需求。
据国际数据公司(IDC)估计,到2025年,中国成熟制程芯片产能将占全球市场的约28%,而半导体产业协会(SEMI)称,这一数字到2027年可能增长至39%。
2024年4月,美国商务部长吉娜·雷蒙多在新闻发布会上表示,中国生产了约60%的传统芯片。
2024年7月,根据半导体产业协会(SEMI)的数据,2023年中国在全球成熟制程产能中的占比接近30%。国际市场研究机构TrendForce预测,到2027年这一比例可能接近40%。成熟制程应用广泛,占全球芯片需求的四分之三之多。
2024年4月,据《南华早报》的一篇报道,仅2024年第一季度,中国成熟制程芯片的产量就增长了40%。2024年3月单月的产量将达到362亿片。此外,今年一季度中国的芯片产量几乎是2019年第一季度产量的三倍。按照这个速度,中国成熟制程芯片的市场份额将从2021年的31%增长到2027年的37%,进一步在全球成熟制程芯片生产中占据主导地位。
关于未来发展,集邦科技表示,预计到2027年,中国大陆成熟制程产能在全球的占比将达到39%。巴克莱银行的几位分析师认为,未来三年中国的芯片产能有潜力增长60%,尤其是传统的40纳米至65纳米制程,将成为产能增长的主要贡献力量。
中芯国际位居世界第三
中芯国际的排名现已升至世界第三,与三星的差距也不远了。三星半导体近期正陷入危机,存储芯片方面,HBM3e一直不能通过英伟达的检测;代工方面,先进制程近几年屡遭大客户转单,成熟制程面临大陆半导体企业打压,可以说在一定程度上陷入了危机。
华虹集团位居第六
华虹半导体在全球晶圆代工市场中排名第六。华虹半导体在2024年第三季度的市场份额为2.2%,专注于特色工艺领域,如功率器件和嵌入式存储器等,与中芯国际形成差异化竞争。此外,华虹集团在全球晶圆代工市场中的排名也较为靠前,具体排名为第六。
合肥晶合将升至第八位
根据集邦科技统计,由于积极扩大生产以及中国政府补贴的支持,合肥晶合2024年第四季度营收攀升至3.44亿美元,超过了力积电的3.33亿美元,其全球晶圆代工排名从第十位升至第九位。不过,合肥晶合2024年的总营收仍将略低于力积电,排名世界第十。
预计2025年合肥晶合将超越中国台湾的联华电子和力晶半导体,代工排名也将从第10位攀升至第8位。
中国的芯片进出口额
根据中国海关数据,2024年芯片进口额为2.7万亿元人民币,同比增长11.8%。最大类别是“处理器和控制器”,金额为1.3万亿元人民币;第二大类别是进口“存储器”,金额约为7000亿元人民币,约占进口总额的四分之一。
2024年,中国大陆芯片出口额达到1594.9亿美元,创历史新高,超过手机出口额1343.6亿美元,成为出口值最高的单一商品,同比增长17.4%,连续14个月保持增长。
据统计,中国汽车中使用的国产芯片比例已达到15%。
整体芯片代工市场份额
根据摩根士丹利2024年底的统计数据,中国芯片代工厂商在全球成熟制程市场的份额从2017年的14%增至2023年的18%。
中国有多少芯片制造厂?
据统计,截至2024年6月,除了7座已暂停的晶圆厂外,中国大陆目前有44座晶圆厂,其中包括25座12英寸晶圆厂、4座6英寸晶圆厂和15座8英寸晶圆厂。此外,还有22座在建晶圆厂,包括15座12英寸晶圆厂和8座8英寸晶圆厂。
未来,中芯国际、积海集成、合肥长鑫和士兰微电子等制造商还计划建设10座晶圆厂,其中包括9座12英寸晶圆厂和1座8英寸晶圆厂。总体而言,按照计划,截至到2024年底,中国大陆营建成32座大型晶圆厂,其中大多数将专注于成熟制程。
1,已建成工厂数量与覆盖范围
中芯国际已建成7座晶圆厂,形成覆盖8英寸和12英寸产线的制造网络,分布于上海、北京、天津、深圳等核心区域,涵盖从0.35微米到FinFET等不同技术节点的晶圆代工与技术服务,支撑消费电子、汽车电子、物联网等领域的芯片生产需求。
中芯上海
产线:8英寸(0.35μm-90nm)和12英寸(曾尝试14nm,受设备限制)
现状:成熟工艺为主,支撑消费电子和物联网需求。
中芯南方(上海)
定位:原为14nm FinFET研发基地,现转向成熟工艺补充产能。
中芯北京
产线:12英寸(0.18μm-55nm成熟工艺)
现状:服务消费电子和工业控制领域,产能稳定。
中芯北方
产线:12英寸(65nm-24nm中端制程)
现状:聚焦消费电子和工业控制芯片,产能利用率高。
中芯天津
产线:8英寸(0.35μm-90nm模拟/功率器件)
现状:支撑新能源汽车等特色工艺需求,产能利用率约85%。
中芯深圳
产线:8英寸(0.35μm-0.15μm)和12英寸(成熟工艺)
现状:以成熟工艺为主,2023年二期12英寸厂投产。
中芯东方(上海临港)
状态:2023年封顶,2025年投产,聚焦28nm及以上成熟制程,设计产能10万片/月。
2,当前产能与利用率
2025年第一季度末,中芯国际晶圆月产能达97.33万片(折合8英寸),环比增长2.7%。产能利用率为89.6%(环比提升4.1个百分点),其中12英寸产线稼动率保持高位,8英寸产线利用率上升至90%以上。成熟制程(45nm及以上)占总产能75%以上,是主要产能贡献来源。
成熟制程占比75%以上(45nm及以上),2025年规划新增产能集中在28nm节点。
技术水平
先进制程:14nm FinFET和等效7nm的N+1技术受设备限制,产能较小。
特色工艺:在BCD、CIS、MCU等领域技术成熟,支撑汽车电子和物联网需求。
3,在建工厂与扩产计划
目前中芯国际有3座12英寸晶圆厂在建,2025年计划新增约5万片/月的12英寸产能,资本支出与2024年基本持平(约75亿美元),以匹配客户需求及市场拓展。例如,北京中芯京城二期项目(总投资不低于500亿元)正推进设备安装,建成后将进一步提升28nm及以上成熟制程产能。
中芯西青(天津)
定位:车规级芯片和工业控制芯片,主攻28nm及以上制程。
中芯京城(北京)
进展:原计划2023年量产,因设备延迟推迟至2024年试产,2025年逐步释放28nm产能。
中芯东方(二期)
规划:与一期同步建设,进一步扩大成熟制程产能。
综上,中芯国际通过已建成的7座晶圆厂和3座在建12英寸厂,持续扩大产能规模,巩固其在中国大陆晶圆代工领域的龙头地位。
1,工厂分布与产能
上海基地(成熟工艺核心)
华虹一厂:8英寸晶圆厂,月产能6万片,聚焦嵌入式存储、功率器件(如MOSFET)及模拟芯片,支撑消费电子和工业控制需求。
华虹二厂:8英寸晶圆厂,月产能6万片,主攻高压IGBT和逻辑射频芯片,应用于汽车电子和通信设备。
华虹三厂:8英寸晶圆厂,月产能6万片,专注于智能卡芯片(如金融IC卡)和MCU,技术覆盖55nm至微米级。
华虹五厂:12英寸晶圆厂(65/55nm),月产能3.8万片,生产逻辑芯片、图像传感器(BSI)及电源管理芯片,服务智能手机和消费电子。
华虹六厂:12英寸晶圆厂(28/22nm),月产能4万片,聚焦高端逻辑芯片和车规级MCU,支持5G通信和汽车电子。
无锡基地(先进特色工艺扩张)
华虹七厂:12英寸晶圆厂(90-65/55nm),月产能9.45万片,全球最大功率器件代工基地,覆盖新能源汽车、光伏逆变器等领域。
华虹九厂:12英寸晶圆厂(65-40nm),规划月产能8.3万片,2024年底投产,2025年启动产能爬坡,聚焦车规级MCU和高压功率器件(如IGBT、SiC)。
2,产能利用率与市场表现
2024年全年平均产能利用率达99.5%,其中无锡七厂(功率器件)和上海五厂(逻辑芯片)长期超负荷运转。
2024Q4整体产能利用率103.2%,交付晶圆121.3万片(等效8英寸),创历史新高。
成熟工艺以8英寸产线以90nm及以上节点为主,支撑嵌入式存储(占收入26.25%)和功率器件(占31.13%)需求。
先进工艺为12英寸产线向55nm/40nm延伸,2024年55nm及以下节点收入同比增长111.8%,应用于车规MCU和AI电源管理。
客户以汽车电子为主,车规级芯片通过AEC-Q100认证,2024年工业及汽车收入占比23.02%,合作意法半导体(ST)开发40nm MCU。
北美市场收入同比增长30.7%,欧洲客户合作推进中,2024年出口占比18.16%。
3,扩产计划与挑战
华虹九厂2025年目标产能4万片/月,2026年中期达8.3万片,重点布局车规级芯片和高压功率器件。
无锡二期规划新增12英寸产线,强化功率器件和AI相关产能,预计2027年全面投产。
技术升级方面,工艺将从嵌入式存储推进至55nm,BCD工艺结合eFlash技术提升集成度,支持汽车电子零缺陷管理。
2024年投入研发费用16.43亿元(占营收11.42%),新增专利授权486项,聚焦RF SOI和IGBT技术突破。
影响开始显现客户开始用脚投票
2024年11月,欧洲芯片制造商意法半导体宣布与内地第二大晶圆代工厂中芯国际合作的新计划,将于2025年底前在深圳生产40纳米工艺的微控制器(MCU)芯片,以支持其长期收入目标。
谁将成为输家?
由于台积电几乎垄断了全球的先进制程,制造商们不得不依赖台积电;几乎所有制造商都只能接受台积电将先进制程和成熟制程捆绑销售的做法。
三星也有类似的举措,但由于近年来三星在先进制程良率方面进展不佳,其将先进制程和成熟制程捆绑销售的方式可能并不太具有吸引力。
预计中国大陆在全球成熟半导体工艺领域的垄断地位将首先冲击格罗方德(美国股票代码:GFS)和联华电子(美国股票代码:UMC)这两家不具备先进工艺能力的二线晶圆代工厂。其中,联华电子受到的冲击将远大于格罗方德,而且对联华电子的影响已经反映在其股价上。
费城半导体成份股公司 Wolfspeed(股票代码:WOLF)的股价在过去两年表现低迷。其中原因众多,但其中一个原因是中国已在全球成熟半导体工艺领域占据垄断地位,并开始威胁到它的盈利能力。
美国和欧洲又不高兴了
是的,美国和欧洲原以为先前的半导体禁运会在多年内限制中国的半导体发展。但现在事实摆在眼前:中国已垄断了全球成熟半导体工艺。是的,美国和欧洲又不高兴了。
据悉,美国商务部已展开一项调查,以评估市场扭曲情况。欧盟很快也将展开类似调查,双方将分享调查结果。
早在2024年3月,彭博社援引其获得的一份工作声明草案称,欧盟正在考虑是否启动正式审查,以评估欧洲企业对中国成熟制程芯片的依赖程度。
据彭博社分析,与普遍预期相反,美国对中国搞了这么多年半导体出口限制,2024年美国从中国进口的半导体相关产品总价值将约为320亿美元,而美国芯片出口到中国的总价值约为117.8亿美元(原产地为美国),占中国芯片进口总额(3856亿美元)的约3%,其进口量甚至远超过对中国的出口量。
来源:卡夫卡科技观察