臺積電南京擴產惹爭議：28納米芯片制造“黃金線”之辯

日前臺積電在南京擴產28nm芯片生產線在業內引起了爭議。其中反對方認為，臺積電此舉會打壓中國芯片產業自身的發展；支持方則認為，對方的言論過于無知和危言聳聽，臺積電的擴產只是為了滿足目前全球芯片短缺的市場之舉。這里，我們不對雙方的觀點做評判，只是根據已知的事實，從芯片產業（包括中國）來闡述下我們的理解和觀點。

主觀與客觀：28nm緣何成為芯片制程節點的“黃金線？

熟悉產業的知道，在芯片制造中，28nm一直被認為是芯片制造的“黃金線”，并以此來劃分成熟制程與先進制程，即28nm（含28nm）以上為成熟制程（例如40nm、55nm等），以下為先進制程（例如16nm、14nm、7nm等）。

所謂知其然，需知所以然。為何28nm會被稱為芯片制造的“黃金線”呢？

眾所周知，芯片產業的發展一直遵循著摩爾定律，但隨著芯片產業的發展，半導體廠商們發現，要維持摩爾定律繼續推進的成本變得越來越龐大，制程微縮不再跟隨著晶體管單位成本跟著降低的效應，產業界從32/28nm節點邁進22/20nm制程節點時，首度遭遇了成本上升的情況，也就是在28nm制程節點，摩爾定律失效了。

實際上，早在2016年，三星在召開的SemiconWest 2016大會簡報中就預測到了28納米將是完全符合摩爾定律（晶體管密度不斷增長，成本下降）的最后一個工藝節點，即在28納米之后，雖然產業能繼續把晶體管做得更小、卻無法更便宜。

此后，市場研究機構International Business Strategies （IBS）的數據顯示，28nm之后芯片的成本迅速上升。28nm工藝的成本為0.629億美元，到了7nm和5nm，芯片的成本迅速暴增，5nm將增至4.76億美元。三星稱其3nm GAA 的成本可能會超過5億美元。高昂的研發費用降低了芯片設計廠商向先進技術節點遷移的欲望。而從性能指標看，與 40nm 比較，28nm開關速度提升了約 50%，動態能耗則減小了 50%，靜態能耗亦有所降低，性能大為上升，但成本差距較小，因此確立了所謂28nm “黃金線”優勢一說，簡而言之，就是28nm是當下芯片制造中最具性價比的工藝節點。

如果說上述是從芯片產業自身主觀的角度來看28nm，那么從市場需求客觀的角度，28nm又如何呢？

同樣是市場研究機構International Business Strategies（IBS）近期發布的相關白皮書數據顯示，2020年半導體代工市場中，28nm及以上工藝的市場份額能占據大約三分之二，未來五年，先進工藝的市場將不斷擴大，但成熟工藝的市場份額仍將不低于50%。

另據IC Insights發布的《2020-2024年全球晶圓產能》報告顯示，40nm及以上成熟制程的比例近幾年并未出現明顯變化，且市場規模很可觀，表現為40nm以上的成熟制程，無論是180nm以下，還是180nm以上，市占率均相當穩定。

此外，始于去年的全球汽車產業短缺芯片，也更多是與28nm及以上制程的芯片短缺密切相關，從而在某種程度上又助推了28nm一把。

28nm競爭激烈，臺積電加碼客觀沖擊中國芯片制造不可避免

正是由于28nm及以上成熟制程在技術與成本平衡，以及市場需求的主客觀作用下，幾乎所有的芯片制造廠商都沒有徹底放棄28nm及以上成熟制程的生產（只是所占自家產品線的比例不同而已），包括目前在芯片制造產業已經走在最前列的臺積電（目前5nm節點已經量產，并被蘋果、高通、華為、三星等用于自己的產品）。而去年突發的全球汽車產業芯片短缺，更是引得廠商紛紛擴產28nm產品線，后續競爭勢必異常激烈。

那么問題來了，最近業內爭論的臺積電在南京建立28nm產線是否會對于中國芯片制造產業會帶來沖擊嗎？

在回答這個問題之前，我們不妨先看看臺積電去年的營收構成。據臺積電發布的財報顯示，去年臺積電的營收為1.339萬億新臺幣（折合474·4億美元、約為3097·8億人民幣），其中28nm制程占據其營收的12.67%，約合60.11億美元和392.5億人民幣。

我們再來看下目前在28nm最為成熟的中國芯片制造廠商中芯國際2020年的營收構成。據中芯國際年報顯示，去年中芯國際營收為274.71億元人民幣，其中28nm/14納米制程合并占營收比例為9.2%，約為25.27億元。

需要說明的是，由于中芯國際去年第二季度將14nm、28nm合并計算，不確定兩個工藝的具體比例，不過不出意外的話，28nm份額應該是最多的。

對比來了，臺積電僅28nm制程的營收就超過了中芯國際全部的營收，是其1.43倍。如果換成同是28nm制程的營收比較，臺積電是中芯國際的15.53倍，可謂差距巨大。

在營收如此懸殊的現實下，即便對于臺積電九牛一毛的年產4萬片的28nm產能，一旦釋放，放到中芯國際的身上都將是不小的壓力。

更為重要的是，去年中芯國際已經先后兩次重資投入建設28nm產線，準備在28nm制程發力。這個當下，本不是構成臺積電營收主力制程的28nm擴產，對于中芯國際絕對不是利好。原因何在？這之中，雙方曾有過一段競爭的淵源。

時間推回到2017年，在中芯國際2017年第四季度電話會議上，其時任CEO趙海軍曾表示，競爭對手（意指臺積電）的28nm已經是成熟制程，可以憑借折舊周期以及良率優勢進行高強度的價格競爭，為此，28nm產品的價格對中芯國際的壓力非常大，導致這部分產品的產能爬坡過程給總體毛利率帶來很大挑戰，公司目前對于 28nm的擴產事宜采取謹慎態度。

時至去年，中芯國際科創板上市之際，其在上市公告書中介紹，由于目前28納米全球純晶圓代工廠商的產能布局較多，造成全球28納米市場產能過剩。公司出于市場經營策略和客戶需求考慮，在滿足訂單需求的前提下，優化產品組合，將部分原用于28納米制程的通用設備轉用于生產盈利較高的其他制程產品。

實際的情況是，由于制程的創新、對良率和產能的優秀控制，臺積電可以憑借激進的折舊和領跑優勢，用價格戰阻擊對手。通常情況下，臺積電的制程技術是領跑的，即意味著設備折舊率先提完（臺積電一般5年），而競爭對手還在計提設備折舊。臺積電可以利用成本上的優勢遏制對手，搶奪市場份額。

以28nm為例，臺積電2011年新投入的產能在 2016 年底計提完折舊，2017年開始降價，從而在競爭中，讓中芯國際和聯電的 28nm 產品盈利性大幅下滑，并導致中芯國際上述自己所言的窘境，直到去年，其28nm產品的毛利率依然為負，而這完全是技術創新和市場自由競爭的結果，未來更是如此。

既然這樣，我們在看待臺積電南京擴產28nm產線一事上，一定要從正常市場自由競爭的角度承認和正視這種壓力，同時不斷完善自身產品的競爭力才是正道。

說到28nm的競爭，除了臺積電外，像諸如包括臺聯電、格芯等在內的芯片制造企業，都選擇在此節點上完善自己的制造工藝，并且不斷在這一節點引入新的升級產品應用。

重資28nm，中國芯片制造切忌劍走偏鋒

正是由于28nm在芯片制程中的“黃金線”屬性，以及去年的全球芯片短缺，讓我們的芯片制造產業看到了機會，所以從去年至今，無論是國家政策層面，還是相關企業都紛紛針對28nm制程釋出行動。

去年8月，國務院發布了《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》（下稱《政策》）。根據《政策》，國家鼓勵的集成電路線寬小于28納米（含），且經營期在15年以上的集成電路生產企業或項目，第一年至第十年免征企業所得稅。

據不完全統計，目前A股至少有20家上市公司宣布相關技術已進入所謂的“28nm”時代。

作為中國芯片制造的代表，中芯國際更是重資28nm。

首先是去年，中芯國際聯手國家大基金二期成立合資企業中芯京城，斥資500億元擴產28nm產線。根據此前公告，500億元為上述項目首期投資，一期項目計劃于2024年完工，建成后將達成每月約10萬片晶圓產能。

今年3月，中芯國際發布公告稱，將和深圳政府擬以建議出資的方式，經由中芯國際集成電路制造（深圳）有限公司（下稱“中芯深圳”）進行項目發展和營運，重點生產28納米及以上的集成電路并提供技術服務，旨在實現最終每月約4萬片12吋晶圓的產能。預計將于2022年開始生產。

短短12個月之內，攜同身后的國家力量，中芯國際在北京、深圳兩地，投入百億美金，兩度大幅擴增28nm及以上工藝的晶圓產能。

對于中芯國際28nm線的擴產，業內專家也紛紛背書。例如中國工程院院士吳漢明在今年3月舉辦的SEMICON上發言，為28nm擴增產能作注：“按照目前的速度發展，再過幾年，中國芯片產能和需求的差距，至少相當于8個中芯國際現在的產能，因此必須加速擴產。”

很好！但我們的擔心也由此而來。因為在我們前述的，去年中芯國際在自己的招股書中還稱：“由于目前28納米全球純晶圓代工廠商的產能布局較多，造成全球28納米市場產能過剩。公司出于市場經營策略和客戶需求考慮，在滿足訂單需求的前提下，優化產品組合，將部分原用于28納米制程的通用設備轉用于生產盈利較高的其他制程產品?！痹趺从种刭Y28nm產品線？也就是說，到底是什么讓中芯國際在如此短的時間內做出對于芯片產業完全不同的判斷？

是去年突發的汽車芯片短缺導致的整個芯片產業成熟制程產品供不應求的事實？還是各種權威機構對于未來28nm及以上成熟制程芯片市場的看好？抑或是自身28納米以下（例如14nm及7nm）的遇挫？總之，中芯國際對于28nm的重資總是讓我們感到有些劍走偏鋒。

首先從源于去年的全球芯片短缺看，業內，包括臺積電和英特爾的CEO都預測，這種短缺將會在2023年得到解決。

其次，當我們仔細研讀有關權威機構對于28納米及以上芯片制程產品的預測周期發現，基本是從2020年到2025年，比如我們前述引用的IBS的統計是從2020年到未來的5年為周期；IC Insights發布的《2020-2024年全球晶圓產能》報告周期為4年，而去年年底Omdia 發布的28nm將在未來5年成為半導體應用的長節點制程工藝的相關報告周期也是以5年為周期。那么問題來了，5年之后，28nm及以上成熟制程的芯片產品市場會表現如何？

第三，從現在的5年周期之后，28nm及以下制程的技術會發展到何種程度？從芯片制造老大臺積電去年公布的財報看，其28nm以下的先進制程（包括20nm、16nm、10nm、7nm、5nm）的營收已經占據接近60%的份額，尤其是7nm高達33.5%，而眾所周知的事實是，臺積電的3納米也計劃在2022年量產，照臺積電制程節點的創新速度，5年過后，現有的諸如16nm、7nm恐怕早已經過了折舊周期，屆時，現在位于先進制程范疇的芯片成本將會大幅下滑，所謂28nm的“黃金線”是否會發生轉移？

更為重要的是，與現在成熟制程芯片密切相關的產業（例如汽車）5年后是否會需要更先進制程的芯片來滿足自身的（例如真正的L4，甚至是L5級別的自動駕駛）需求？

第四，從中芯國際目前擴產的28nm產線看，最快也預計在明年投產，最慢則要等到2024年，基本上處在產業預計的5年周期的下半段，即便是按照臺積電最激進的5年折舊周期（以產品的創新和良率作為保證），中芯國際擴產的28nm產線的折舊也要延長到2026年，甚至到2030年。在此期間，中芯國際將承受巨大的成本壓力，出現產能過剩的幾率倍增。

最后，也是最為重要的是，中芯國際從2015年宣布量產28nm至今，已經過去接近6年時間，但其競爭力依然羸弱（其在自家營收占比始終維系在10%左右，或者中低個位數），甚至在去年年底產業普遍缺芯的情況下，竟然出現了28nm線客戶轉單臺積電的現象。

相比之下，臺積電2011年最先投入量產28nm制程，僅一年時間，其營收占比從2011年四季度的2%上漲到2012年四季度的22%，5年就已經完成28nm線的折舊，這之中，良率相當關鍵。由此不能確定的是，到擴產的28nm線正式投產之后，中芯國際的28nm是否真的具備叫板臺積電及其他在該節點發力廠商的實力。

中國芯片制造崛起，做芯片產業的“米其林”才是關鍵

提及良率，自然就和芯片制造密切相關。去年，《日本經濟新聞》（簡稱日經）的一篇文章或許會給我們的芯片制造產業以很好的啟發。

該文通過米其林星級餐館的評級引出了均質制造同一產品的概念，稱均質制造同一產品是很無聊的，必須按照規定反復執行瑣碎的工序。其實這是制造半導體和發動機必不可少的。半導體和發動機在了解原理和制作工藝后，只要有原材料和制造設備，誰都可以仿造。但是，制造看似簡單，卻必須重復繁雜到令人恐怖且精密的工作。

具體到芯片制造，中國臺灣地區工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅曾經在接受相關媒體采訪時指出，一個先進制程的步驟至少有1000道程序，要讓良率達到一定的水準，并不是每一道都達到99.99％就好，因為這樣到最后可能連4成的良率都不到。惟有讓幾乎所有步驟的良率達到百分之百的水準，才能有一定程度的良率表現，受客戶青睞。

而臺積電在分享其7納米經驗時稱，其在設備中部署了大量的傳感器，確保能夠收集到每一個有用的數據，以借助人工智能和大數據改善制程。其實早在2017年，臺積電掌門張忠謀就透露，臺積電先進制造環境已采用“獨特的專家系統，先進算法，類神經網絡自我學習的模式”。

在制造管理方面，看似跑得很快的臺積電其實有著穩健的風格。比如在導入EUV時，相比在技術不成熟時直接全面采用EUV的三星，臺積電則在沿用FinFET，推出7納米產品的基礎上，再推出EUV進階版，一步一個腳印。

以此衡量，我們相關的芯片產業做得到底如何？

總結：從2019年的14nm熱到去年（延續到今年）的28nm的擴產，再到最近臺積電南京擴產28nm產線引出的爭議，中國的芯片制造產業總是不缺乏熱點。但我們關心的是，在這些熱點背后，我們相關的企業及業內是否真正從中找到了振興中國芯片制造產業的真諦（包括經驗和教訓）？是否真的從中學到了如何高瞻遠矚地去判斷未來芯片制造產業的趨勢，并且有備無患？是否知道了如何提升自身產品競爭力的方法？

盲目自大并不可取，妄自菲薄更不是我們所需，惟有抱著腳踏實地，積跬步方能之千里的精神和行動，中國芯片制造業才有更強的未來。