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晶圆代工厂是半导体产业链的重要组成部分，这也是我国台湾和欧美企业所擅长的领域，但在中芯国际等企业的努力下，中国大陆的代工产业也有了很长足的进步。在此我们通过天风电子的这份报告，给大家展现一个完整的中芯国际。
世界领先的集成电路晶圆代工企业
中芯国际是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业。中芯国际向全球客户提供0.35微米到28纳米晶圆代工与技术服务，包括逻辑芯片，混合信号/射频收发芯片，耐高压芯片，系统芯片，闪存芯片，EEPROM芯片，图像传感器芯片及LCoS微型显示器芯片，电源管理，微型机电系统等。
2004年公司在港交所和纳斯达克完成上市。另外，公司拥有多样化的实验室和工具，可用于化学和原材料分析、产品失效分析、良率改进、可靠性检验与监控，以及设备校准等。在整个制作过程及从研发到量产的全程服务中，中芯整合了全面的品质与控制系统。
中芯国际的发展历程
公司是一家全球性半导体厂商，目前拥有多家全球化的制造和服务基地。公司成立于2000年，总部位于上海，晶圆厂主要设在大陆。此外，中芯国际在美国、欧洲、日本和台湾地区设立营销办事处、提供客户服务，同时在香港设立了代表处。
中芯国际在全球的制造和服务基地
公司主营业务多元化、客户优质、应用广泛。从制程节点看，40nm以上成熟工艺占绝大多数；从客户构成来看，一半以上客户来自中国大陆地区，公司前10大客户，5家来自中国，3家来自美国，2家来自欧洲；从应用产品来分，通讯类产品占半壁江山，第二位是消费类产品。
公司现在拥有高产能利用率+持续扩产，其产能利用率维持高位。自2015-2016年期间，公司产能利用率一直维持较高水平。2011-2016年期间，公司产能利用率远高于行业产能利用率，其中2015年期间公司满产运行，较14Q1年上升16 %。
而扩产还在继续。2015年10月，中芯国际连续宣布新厂投资计划，在上海和深圳分别新建一条12英寸生产线，天津的8英寸生产线产能预计将从4.5万片/月扩大至15万片/月，成为全球单体最大的8英寸生产线，未来中芯国际将联合创新，带动中国半导体产业链的发展稳步前进。产品结构上移叠加产能利用率持续高位有望进一步提升公司的盈利水平。
对中芯国际来说，
正处于最好的时代，营收净利润持续放大，毛利净利改善
。公司2016年销售额增至29.2亿美元，比2015年大增31%，市占率提升1个百分点至6%。2011年以来，中芯国际营收从12.2亿美元大幅增长至2016年的29.21亿美元，以19%的年复合增长率快速增长，表现出强大的增长趋势。我们判断中芯国际现在处于一个最好的时间点，营收规模逐渐扩大，在毛利率也持续上升的水准下，给投资者带来持续的正回报。
中芯国际2002到2015业绩
盈利能力逐步增强。公司盈利拐点出现后的2012-2015期间的毛利率保持上行态势，证明公司的盈利能力正在逐步增强。同时，公司的净利润每年持续上升，给股东的“赚钱 ”能力正在变强。
中芯国际2012到2015的毛利率和净利率
专注成熟工艺开发，剑指世界第二
目前的中芯国际设计产能大陆第一，以45nm以上成熟工艺为主。中芯国际现有3座12寸晶圆厂，4座8寸晶圆厂，合计约当于8寸设计产能为486K/月，其中45nm以上的成熟工艺产能为362K/月，占总产能比重为75%。
中芯在上海建有一座300mm晶圆厂和一座200mm晶圆厂；在北京建有一座300mm晶圆厂和一座控股的300mm先进制程晶圆厂；在天津和深圳各建有一座200mm晶圆厂；在江阴有一座控股的300mm凸块加工合资厂；在意大利有一座控股的200mm晶圆厂。
中芯国际各厂产能分布
对比台积电，中芯国际更专注于成熟工艺的开发。台积电的成熟工艺占总产能的比重为55%，而中芯国际则高达86%。对比2016年中芯国际和台积电的产能，台积电的总产能是中芯国际总产能的5倍，而成熟工艺方面，台积电产能是中芯国际的3.5倍。
中芯国际和台积电差能对比
从技术路径上来看，未来半导体产品的发展会将分化为More Moore和More than Moore两条路线。
More Moore是纵向发展的路径，要求芯片不断的遵从摩尔定律，不断往比例缩小制程的路径上走。需要满足摩尔定律的芯片，主要以数字芯片为主，包括AP\CPU\存储芯片等。在制程上，需要最先进的节点来满足性能要求。目前最先进的逻辑芯片代工制程是16/14nm，供应商为台积电，客户有高通，苹果，英伟达等客户。产品占到了50%左右的市场。
More than Moore是横向发展的路线，芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方面，转向更加务实的满足市场的需求。这方面的产品包括了模拟/RF器件，无源器件、电源管理器件等，大约占到了剩下的那50%市场。这其中的代工供应商有中芯国际，台联电，台积电等。
摩尔定律路径
然而，时至今日，摩尔定律正在逐渐失效。半导体的技术发展也似乎走到了一个十字路口。行业的发展不会再像之前那样似乎还能按照摩尔定律的节奏继续往下走。按照2015年最新的国际半导体技术路线图给出的预测，半导体技术在10nm之后将会逐步停滞。
摩尔定律走向极限
同时，摩尔定律的经济效应也不再明显，原因是因为：追求摩尔定律要求复杂的制造工艺，该工艺高昂的成本超过了由此带来的成本节约。新工艺越来越难，投资额越来越大，下图可见，目前建一个最新制程的半导体工厂成本达120亿美元之多，而赚回投资额的时间将会很漫长。
最新制造的Fab成本
具体到每个晶体管的制造成本，起初随着摩尔定律的发展，制程的进步会带来成本的下降，从130nm-28nm，每个晶体管的制造成本相对上一代都有下降。但是，下降的幅度在收窄。到了20nm以后，成本开始逐步提高。这也意味着，发展先进制程在成本方面不再具有优势。
制程成本比较
显而易见，在先进制程制造成本不断攀升，发展先进制程也不再具有成本优势的情况下，晶圆制造会越来越垄断地集中在几家手上。也只有巨头才能不断地研发推动技术的向前发展。拥有20nm代工能力的厂家，只有台积电、三星、Intel等寥寥几家。在晶圆制造方面，集中度越来越高。
晶圆制造寡头垄断
中芯国际已经构建相对完整的代工制造平台。从工艺技术角度看，中芯国际引入了8代工艺技术，分别是28nm、40nm、65/55nm先进逻辑技术；90nm、0.13/0.11μm、0.18μm、0.25μm、0.35μm成熟逻辑技术以及非挥发性存储器、模拟/电源管理、LCD驱动IC、CMOS微电子机械系统等产品线。特别是在28nm工艺上，中芯国际现在仍是中国大陆唯一能够为客户提供28nm制程服务的纯晶圆代工厂。此外，对于更先进的14nm工艺制程，中芯国际也一直在持续开发。
2014到2015各工艺制程收入占比
成熟工艺，中芯国际的护城河
成熟制程制程是指90nm, 0.13/0.11µm, 0.18µm, 0.25µm, 0.35µm以及公司独有的SPOCULL。2015Q1-2016Q2年期间，成熟逻辑技术业务收入占比55%以上，是公司主要业务来源，为公司业绩提供了安全边际。
成熟逻辑制程收入占比
现在的成熟逻辑技术包括了90nm, 0.13/0.11µm, 0.18µm, 0.25µm, 0.35µm，我们来看一下中芯在上面的布局。
1）90nm
中芯国际的300毫米晶圆厂已有多个90纳米工艺的产品进入大规模的生产，中芯国际拥有丰富的制程开发经验，可向全球客户提供先进的90纳米技术。中芯90纳米制程采用Low-k材质的铜互连技术，生产高性能的元器件。
利用先进的12英寸生产线进行90纳米工艺的生产能确保成本的优化，为客户未来技术的提升提供附加的资源。同时，中芯90纳米技术可以满足多种应用产品如无线电话，数字电视，机顶盒，移动电视，个人多媒体产品，无线网络接入及个人计算机应用芯片等对低能耗，卓越性能及高集成度的要求，此外，中芯国际的90纳米技术可以为客户量身定做，达到各种设计要求，包括高速，低耗，混合信号，射频以及嵌入式和系统集成等方案。
在90纳米技术上，中芯国际向客户提供生产优化的方案，以期竭尽所能地为客户产品的性能的提升，良率的改善和可靠性的保证提供帮助。对于90纳米相关的单元库，IP及输入/输出接口等可通过中芯国际的合作伙伴获得。
2）0.13/0.11µm
中芯国际的0.13微米制程采用全铜制程技术，从而在达到高性能设备的同时，实现成本的优化。中芯国际的0.13微米技术工艺使用8层金属层宽度仅为80纳米的门电路，能够制作核心电压为1.2V以及输入/输出电压为2.5V或3.3V的组件。中芯国际的高速、低电压和低漏电制程产品已在广泛生产中。中芯国际通过标准单元库供应伙伴，提供0.13微米的单元库，内存编译器，输入输出接口和模拟IP。
0.13/0.11µm性能优异。和0.15微米器件的制程技术相比，中芯国际的0.13微米工艺能使芯片面积缩小25%以上，性能提高约30%。与0.18微米制程技术比较，芯片面积更可缩小超过50%，而其性能也提高超过50%。
3）0.18µm
中芯的0.18微米为消费性、通讯和计算机等多种产品应用提供了在速度、功耗、密度及成本方面的最佳选择。此外，它也在嵌入式内存、混合信号及CMOS射频电路等应用方面为客户提供灵活性的解决方案及模拟。此工艺采用1P6M（铝）制程，特点是每平方毫米的多晶硅门电路集成度高达100,000门以及有1.8V、3.3V和5V三种不同电压，供客户选择。中芯国际在0.18微米技术节点上可提供低成本、经验证的智能卡、消费电子产品以及其它广泛的应用类产品。
公司的 0.18微米工艺技术包括逻辑、混合信号/射频、高压、BCD、电可擦除只读存储器以及一次可编程技术等。这些技术均有广泛的单元库和智能模块支持。目前0.18um工艺产品仍然是公司业务收入的主体来源。
0.18um工艺产品收入占比
4） 0.25µm
中芯国际的0.25微米技术能实现芯片的高性能和低功率，适用于高端图形处理器、微处理器、通讯及计算机数据处理芯片。中芯国际同时提供0.25微米逻辑电路和3.3V和5V应用的混合信号/CMOS射频电路。
5）0.35µm
中芯提供成本优化及通过验证的0.35微米工艺解决方案，可应用于智能卡、消费性产品以及其它多个领域。中芯国际的0.35微米制程技术包括逻辑电路，混合信号/CMOS射频电路、高压电路、BCD、 EEPROM和OTP芯片。这些技术均有广泛的单元库和智能模块支持。
3.2.2. SPOCULL
SPOCULLTM是中芯国际的一种特殊工艺技术。SPOCULLTM中包括两个工艺平台： 95HV和95ULP。95HV主要是支持显示驱动芯片相关的应用，而95ULP主要支持物联网相关方面的应用。The SPOCULLTM技术提供了在8寸半导体代工技术中最高的器件库密度和最小的SRAM。同时SPOCULLTM技术还具有极低的漏电流，低功耗和低寄生电容的优秀的半导体晶体管特性。
SPOCULLTM工艺平台和技术
另外，中芯国际还有65/55nm工艺，这种融合高性能低功耗、仍是主力工艺平台。
中芯国际65纳米/55纳米逻辑技术具有高性能，节能的优势，并实现先进技术成本的优化及设计成功的可能性。65/55nm仍然是主力工艺平台、2014-2015年收入占比均维持在24%。 65/55nm技术工艺元件选择包含低漏电和超低功耗技术平台。此两种技术平台都提供三种阈值电压的元件以及输入/输出电压为1.8V, 2.5V和 3.3V的元件，而形成一个弹性的制程设计平台。此技术的设计规则、规格及SPICE模型已完备。55纳米低漏电/超低功耗技术和65纳米低漏电技术重要的单元库已完备。
中芯国际65nm/55nm技术平台进展和规划
中芯国际65纳米/55纳米射频/物联网的知识产权组合能够支持无线局域网、全球定位系统、蓝牙、近距离无线通讯和ZigBee有关的产品应用。特别是已有的嵌入式闪存和射频技术,使中芯国际55纳米无线解决方案能很好的符合与物联网有关的无线连接需求。
65nm/55nm无线连接知识产权组合
28nm需求强劲，中芯增长的重要动力
我们也知道，推动集成电路前进的主要动力之一是光刻工艺尺寸的缩小。目前28nm采用的是193nm的浸液式方法，当尺寸缩小到22/20nm时，传统的光刻技术已无能为力，必须采用辅助的两次图形曝光技术，然而这样会增加掩模工艺次数，从而导致成本增加和工艺循环周期的扩大，这就造成了20/22nm无论从设计还是生产成本上一直无法实现很好的控制，其成本约为28nm工艺成本的1.5-2倍左右。因此，综合技术和成本等各方面因素，28nm将成为未来很长一段时间类的关键工艺节点。
28nm制程工艺主要分为多晶硅栅+氮氧化硅绝缘层栅极结构工艺（Poly/SiON）和金属栅极+高介电常数绝缘层（High-k）栅结构工艺（HKMG工艺）。Poly/SiON工艺的特点是成本地，工艺简单，适合对性能要求不高的手机和移动设备。HKMG的优点是大幅减小漏电流，降低晶体管的关键尺寸从而提升性能，但是工艺相对复杂，成本与Poly/SiON工艺相比较高。
截止2016年底，台积电是目前全球28nm市场的最大企业，产能达到155000片/月，占整个28nm代工市场产能的62%；三星，GlobalFoundry，联电的产能分别达到了30000片/月，40000片/月和20000片/月。从供应端来看，全球28nm的产能供给为25万片/月。
28nm产能占比
从需求端来看，随着28nm工艺的成熟，市场需求呈现快速增长的态势。从2012年的91.3万片/年到2014年的294.5万片/年，年CAGR达79.6%，并且将延续到2017年。根据赛迪顾问统计，2012-2020年28nm市场需求如下。
28nm产能需求（万片/年）
28nm的市场需求仍然保持强劲，2017年的市场需求为38.6万片/月，而以台积电，联电等为首的供给端为25万片/月，有接近13.6万片/月的供给-需求错配，对于中芯国际等国内制造商来说，潜在的市场空间很大。
从应用端来看，28nm工艺目前主要应用领域仍然为手机应用处理器和基带。2017年之后，28nm工艺虽然在手机领域的应用有所下降，但在其他多个领域的应用则迅速增加，目前能看到的应用领域有OTT盒子和智能电视领域。在2019-2020年，混合信号产品和图像传感器芯片也将规模使用28nm工艺。
目前28nm应用主要以手机处理器和基带为主
在28nm上，明年来看，市场需求和供给之间有13.6万片/月左右的错配，因此，这个gap中芯国际就有可能来填上。主要逻辑是台积电、三星和GF都在比拼先进制程，并没有在28nm上扩产的计划。，市场需求转好的时候，二线晶圆代工厂的产能利用率将随着台积电的产能满载而持续走高，因此很多IC设计厂商开始接触中芯国际寻求调配产能分散风险。在28nm上，中芯国际主要竞争对手为联电。
一座晶圆厂的投资，必须达到4万片的产能，产能利用率75%，才能盈亏平衡。
中芯国际是中国大陆第一家提供28纳米先进工艺制程的纯晶圆代工企业。中芯国际的28纳米技术是业界主流技术，包含传统的多晶硅（PolySiON）和后闸极的高介电常数金属闸极（HKMG）制程。中芯国际28纳米技术于2013年第四季度推出，现已成功进入多项目晶圆（MPW）阶段，可依照客户需求提供28纳米PolySiON和HKMG制程服务。
来自中芯国际设计服务团队以及多家第三方IP合作伙伴的100多项IP，可为全球集成电路（IC）设计商提供多种项目服务，目前已有多家客户对中芯国际28纳米制程表示兴趣。28纳米工艺制程主要应用于智能手机、平板电脑、电视、机顶盒和互联网等移动计算及消费电子产品领域。中芯国际28纳米技术可为客户提供高性能应用处理器、移动基带及无线互联芯片制造。
我们在这里要讨论28nm给中芯国际带来的业绩增长弹性。我们认为，28nm在市场需求和供给错配的情况下，将是未来中芯国际业绩增长弹性的主要推手。
目前中芯国际在28nm上的产能为1.7万片/月，其中北京厂产能为1万片/月，上海厂产能为7000片/月。在工艺技术方面，向客户提供包括28nm多晶硅（PolySiON）和28nm高介电常数金属闸极（HKMG）在内的多项代工服务。主要客户有高通等。
从营收角度来看，2016年28nm工艺营收占总体营收的比重为1%左右，体量还非常小。
我们预计未来3年28nm产能的情况将实现快速的增长，从2016年的1.7万片/月，到2018年的6万片/月，CAGR为88%。以2018年的产能来计算，28nm全年营收为10.8亿美元，预计将占到全年营收的30%。
中芯国际28nm产能（万片/月）
布局新技术，未来的成长来源
