受到美國政策影響,臺積電 14nm 對華為供貨受到限制的新聞近來引起廣泛討論,也讓人們為華為捏了一把汗。

 

然而當前的情景正如《史記·淮陰侯列傳》中韓信的話:其勢非置之死地,使人人自為戰。美國將“源自美國技術”的標準從 25%的比重下調至 10%。這讓臺積電在 14nm 對于華為的供貨受到很大的影響。不過,臺積電 7nm 源自美國技術比重不到 10%仍然可以繼續供貨。同時,14nm 在大陸晶圓代工廠已經有了替代方案。因此,局勢對于華為而言雖然兇險但并不是死局。

 

 

根據最新的市場消息,華為旗下的海思半導體已經下單中芯國際 14nm 工藝,從臺積電南京廠開始轉訂單。

 

當然,目前的國際形勢并不見好轉跡象,單純一個中芯國際做替代并不保險。好消息是我們看到華虹在 14nm 嶄露頭角,進入良率爬坡階段。

 

目前,國內晶圓制造的第一陣營包括中芯國際、紫光、華虹和華潤,紫光專注于內存產品,華潤是 IDM 類型,只有中芯國際和華虹側重于類似臺積電這樣的晶圓代工。兩者將有機會打造成為中國晶圓代工發展的雙引擎。

 

回顧華虹的發展史,最開始要追溯到 1995 年開始實施的“909”工程。1995 年 12 月,作為中國電子工業有史以來投資規模最大的國家項目,“909”工程正式確定,其內容是建設一條 8 英寸、0.5μm 技術起步、月加工 2 萬片的超大規模集成電路生產線。

 

“909”工程是原電子工業部與上海市政府“部市合作”的項目,主要載體就是華虹。1996 年,華虹微電子有限公司成立。

 

“909”工程是 20 世紀 90 年代第九個五年計劃的一項,項目截止日期是 2000 年。華虹微電子成立之初,國外從業者對于該公司的成長并不看好,認為以當時中國集成電路的發展情況,設立這樣的目標是不切實際的,更有甚者認為中國在集成電路發展上有“暴發戶”心態。

 

 

不過,國外從業者忽視了合資公司這個因素。改革開放之后,中國出現了大量合資公司,華虹微電子也借鑒了這個模式。1997 年,華虹 NEC 公司成立。華虹 NEC 由華虹微電子和日本 NEC、NEC(中國)共同投資成立,初始資本金為 7 億美元。其中,華虹集團出資 5 億美元,占有股份 71.4%。公司成立初期,很多華人工程師被派遣到日本進行技術培訓。這些人認真學習日本先進的半導體制造技術的關鍵、細節、內容和管理經驗。

 

其實,最先搭上 NEC 的并不是華虹微電子,而是首鋼。世人對于首鋼的了解更多是采礦和煉鋼,其實首鋼是一個綜合型企業,現已成長為跨行業、跨地區、跨所有制、跨國經營的綜合性企業集團。1991 年,首鋼進入芯片制造領域,當時喊出來的口號是“首鋼未來不姓鋼”。那個時候,首鋼制造芯片是按照 NEC 的圖紙“依葫蘆畫瓢”。幸運的是,這樣的方式趕上了當時產業的大爆發,首鋼在 1995 年實現了 9 億美元的營收。

 

從某種層面來說,首鋼和 NEC 合作的“成功”讓國家有了開展“908”工程和“909”工程的信心。

 

1999 年,華虹 NEC 正式投產。根據當時的記載,華虹 NEC 生產穩定、產品合格率高,8 英寸硅片的月投量比計劃提前超過 5000 片,時間上大概超前了 7 個月,1999 年底已實現一萬片生產能力。在華虹 NEC 籌備建廠的過程中,1998 年,華虹微電子更名為華虹集團。

 

由于各方的大力支持,以及工作人員的不懈努力,華虹 NEC 提前完成了“909”工程。2001 年,華虹 NEC 集成電路芯片生產線項目完成竣工驗收。

 

在當時,8 英寸硅片代表著世界先進水平,在華虹 NEC 成功完成 8 英寸硅片量產之前,全球 8 英寸超大規模集成電路制造技術與市場都被國際廠商壟斷。華虹 NEC 打破了這項壟斷,但是有更大的挑戰等待著華虹。

 

華虹 NEC 量產后,“909”工程領導講了這樣一句話:“通過 NEC 的幫助,中國拿到了一張國際半導體俱樂部的入場券,但這張入場券能在中國人手中攥多久,卻要看我們到底能不能擁有自主的知識產權。”這句話真的是高屋建瓴,政策可以幫助實現從 0 到 1,但是這個 1 后面是歸零還是到 100,還是要看公司自己的造化。

 

由于當時國內集成電路整個產業鏈都很薄弱,實現量產的華虹 NEC 實際上并沒有多少國內客戶可做,公司的主要業務都來自于國際客戶需求。而且,剛剛投產就實現盈利的華虹 NEC 之后遭到當頭一棒。IT 產業泡沫引起的內存震蕩讓華虹 NEC 的產線著實尷尬,不得不走上轉型的道路。

 

那場 IT 泡沫影響的是全行業,不僅是內存芯片,各類型芯片都跌入低谷。2001 年,華虹全年虧損達到 13.84 億元。

 

 

本來,如果沒有這場 IT 泡沫,華虹的發展將如其名字中的后一個字——氣貫長虹,但是這場科技劫難讓世人重提“908”工程往事。

 

開始于 1990 年的“908”工程的目標是用 5 年的時間建成一條6英寸 0.8~1.2μm 的芯片生產線,項目的主體是無錫華晶。華晶的芯片制造技術來源于美國朗訊,但是直到 1997 年,華晶的產能僅僅是尷尬的月產 800 片。后來是張汝京接管后力纜狂瀾才讓這個項目在 1999 年完成了驗收。對于國產集成電路制造來說,“908”工程屬于逝去的 5 年。

 

因為華虹初期從規劃到量產的快速進行,輿論本來已經忘記了“908”工程失敗的慘痛。然而,當華虹業績不好的時候相當一部分媒體又開始大肆宣揚“砸錢是搞不成集成電路”的理論,導致政府層面對于華虹的未來發展信心不足。這之后很長一段時間,華虹沒有拿到政府的大規模投資。

 

2003 年,華虹集團從日方收回華虹 NEC 經營管理權,開始了自主經營。為了避開“908”工程的弊端,華虹從一開始就是走市場導向,2001 年它開始孤立無援,而 2003 年后它更是要獨自面對。

 

從 2001 年到 2010 年這十年的時間,我們在華虹官網上看到的進程寥寥,能夠稱之為公司發展里程碑的可能要算 2009 年華虹集團實施戰略重組。

 

圖片來源于華虹集團官網

 

21 世紀第一個十年,走的跌跌撞撞的大陸集成電路制造企業不僅有華虹,成立于 2000 年的中芯國際同樣日子不好過。雖然憑借張汝京的個人關系,以及其對于代工產業的大局觀讓中芯國際很快就有了自己的產線和單子,但是和臺積電持續不斷的官司還是讓中芯國際在 2009 年時虧損額度達到 9.6 億美元。因此,這十年對于中國集成電路制造來講是灰色的十年。

 

華虹的轉機在 2010 年。那一年,“909”工程開始了第一階段的升級改造,12 英寸晶圓制造項目啟動建設。目標是在張江建設一條 12 英寸、90-65-45nm 技術工藝等級,月產 3.5 萬片晶圓的集成電路生產線。華虹集團出現了一個全新的成員——華力微電子

 

華力微電子成立于 2010 年 1 月,是國家“909”工程升級改造的主體。2010 年 1 月,“華力一期”12 英寸晶圓項目正式啟動。同年 11 月,第一臺工藝設備 Arf 光刻機進場。

 

到了 2011 年 4 月,“華力一期”55nm 工藝產品開始流片。“華力一期”于 2015 年 3 月完成驗收。現在,華虹官方稱其為“華虹五廠”。

 

2016 年年底,“909”工程二次升級改造項目啟動,目標是投資 387 億元,建設一條 28-20-14nm 工藝等級、月產能 4 萬片晶圓的 12 英寸生產線。當時的要求是 2018 年試生產。

 

2018 年 5 月,來自 ASML 的 NXT 1980Di 光刻機進場。當時,該設備是中國大陸集成電路生產線上最先進的浸沒式光刻機。

 

2018 年 10 月,“華力二期” 經過 22 個月的工期建設正式投產,規劃月產能為 4 萬片晶圓,工藝技術從 28nm 起步。不過,初期只有 1 萬片的產能。

 

“華力二期”也就是華虹六廠,其建成投產后,華虹的工藝覆蓋了 0.5μm 到 14nm,重點從事邏輯芯片的生產。到了 2020 年 1 月,華虹六廠產能已經爬坡到 2 萬片。

 

華虹六廠保持的快速建廠記錄很快就被華虹七廠打破了。華虹七廠是華虹半導體位于無錫的集成電路研發和制造基地(一期)12 英寸生產線建設項目,開始于 2018 年 3 月。

 

華虹集團董事長張素心用數字講述了華虹七廠的速度,他表示:“不到 19 個月里,華虹無錫基地在一片空地上造出了 20 萬平方米的廠房,全長超過 7 公里的自動化搬運系統軌道,面積將近 3 萬平方米的潔凈室。”這樣的速度被稱為“華虹速度”或者“華虹速度+無錫效率”。

 

華虹七廠的建成讓華虹成為國內唯一一家連續兩年里建成兩條 12 英寸生產線的企業集團。

 

2020 年 1 月 12 日,華虹集團在無錫新完工的華虹七廠研發大樓召開全球供應商座談會。期間,華虹集團首次對外發布 14nm 工藝的詳細良率情況。華虹集團總工程師趙宇航表示,14nm FinFET 工藝已經全線貫通,SRAM 良率 25%,2020 年將快速推進。

 

回顧華虹發展的 25 年,最開始壯志凌云,中間步履蹣跚,近來又重拾雄心。不過,這樣的評價更多是外界給予華虹的。能夠一次又一次承擔國家級項目,能夠在市場化情況下堅持至今,相信華虹人自始至終都是憋著一股子勁的,為了證明當初國家發起“909”工程是正確的。到目前為止,華虹集團下面下轄 9 家企業,包括上海華虹宏力半導體制造有限公司、上海華虹計通智能系統股份有限公司、上海集成電路研發中心、上海虹日國際電子有限公司、上海華虹摯芯電子科技有限公司、華虹國際(美國)有限公司、上海華力微電子有限公司、上海華虹科技發展有限公司和華虹半導體(無錫)有限公司。

 

不出意外的話,華虹將在 2022 年前后實現 14nm 客戶導入。在先進工藝上,華虹將和中芯國際一起扮演大陸集成電路制造的“雙驕”。2018 年,中芯國際與華虹半導體上榜 2018 年世界晶圓代工 Top10,兩家企業占到前十大企業總值的 8.35%,占到全球晶圓代工總額的 7.74%。

 

 

未來,中芯國際和華虹面臨的發展阻礙雖有些許差異,但也大致相同。

 

盡管中芯國際已經量產 14nm,且華虹也在 14nm 處于良率爬坡階段,但是集成電路制造依然是大陸集成電路產業的短板。目前,主流的國產芯片基本都是國際和臺灣工廠代工制造。打消他們的顧慮讓其轉投入中芯國際或者華虹的產能中,這是首要挑戰。

 

其次,從目前華虹的毛利率來看,和行業龍頭臺積電相比還有非常大的差距。此前,華虹在發布 2019 年第三季度財報時,也對第四季度財報做出了預計,該公司預計 2019 年第四季度銷售收入約 2.42 億美元左右,毛利率約在 26%到 28%之間。我們再來看臺積電的毛利率,臺積電 2019 年第四季度的毛利率為 50.2%。凈利潤是公司可以拿去再投資、再開發的真金白銀,在營收和毛利率雙雙都不及臺積電的情況下,華虹此后的追趕過程將異常“吃力”。

 

根據統計,2014 年到 2018 年臺積電研發投入為 500 億美元,2019 年投入超過 100 億美元。而華虹的整體營收在 2019 年也才剛超過 110 億元。在這方面,華虹和臺積電的差距還是明顯的。如果在更先進工藝節點遲遲看不到進展,三星和臺積電必然將采用種種辦法對付大陸晶圓代工廠,包括某些節點上面的價格戰。

 

好消息是大陸的集成電路制造有大基金做支援。不過要彌補單一企業在投資上和競爭對手的差距,靠“分散型”投資的大基金還遠遠不夠。

 

中國半導體行業協會副理事長于燮康此前在第二十二屆中國集成電路制造年會上分享的觀點中,有兩點是針對于集成電路制造的,對華虹這樣的晶圓代工企業的發展至關重要。其一是頂層,規劃解決亂散局面,尤其是大直徑先進工藝芯片領域的投資,必須謹慎,要體現國家意志;其二是對于前期投資的重點項目應加大力度投資,幫助度過產能爬坡,進入企業盈利期。要想打造大陸晶圓代工的“雙引擎”,這兩點必須都要落到實處。