科创板迎来“中国芯”：中芯国际任重而道远

科创板迎来“中国芯”：中芯国际任重而道远
资料来源：老虎证券

5月5日晚，中国最大、也是最先进的半导体晶圆厂——中芯国际，突然宣布将在国内科创板申请上市，募集大约234亿资金，用于12英寸晶圆厂及先进工艺研发。据了解，中芯国际去年底已经正式量产了14nm工艺。

受此影响，AH两地，科技股炒纷纷高潮，$中芯国际(00981)$ 的股价抵近历史新高，网友一片叫好，喜迎中国芯。

然而，可能大家不知道的是，美、韩、台已经具备了生产7nm芯片的能力，比中芯国际量产的14nm强了不止一代（中芯国际还在攻研12nm中）。

究竟是什么制约了中国芯的发展呢？

01 芯片的国产替代

首先，来聊一下，我们探索这个问题的必要性。

最近几年，上峰最常挂在嘴边的就是“工业升级”，中国制造走向高精尖。完成这个目标的核心，就是攻克芯片这一大关。

所以，大家可以看到，国家最近在芯片领域的投入逐年增大，不断的给芯片企业融资、投钱，尤其是去年与美国贸易Z开始之后，更加大了对国产芯片企业的扶持，芯片产业链的国产替代已成为主流方向，相关上市公司的业绩开始体现了出来。

比如，紫光国微，一季度业绩同比增长183%，这就是国产替代的结果。中芯国际也一样，从2019年就开始暴涨，又快创新高了。其他芯片概念股，也是高歌猛进。

所以，跟国家意志走，有肉吃，还为国家做贡献，何乐而不为？

02 晶圆

接下来说中国芯片与国外的差距在哪里，哪些是我们急需攻克的难关？

芯片（组）的定义是：将电路制造在半导体晶圆上的集成电路。

首先，我们以为的芯片，其实叫芯片组。

如下图中的麒麟980芯片组，而芯片是打开980之后，里面那些密密麻麻的东西：

如果要生产芯片的话，就涉及到了第一个东西：

半导体材料——晶圆

晶圆是由高纯度硅切片形成的，生产它，需要高纯度硅。

我国不缺硅这种材料，生产太阳能电池板的99.9999%高纯度硅，全世界上有一半以上是中国产的，早就成了白菜价。

但生产芯片需要电子级的纯度是99.999999999%(别数了，11个9)，几乎全赖进口，直到2018年江苏的鑫华公司才实现量产，目前年产0.5万吨，而中国一年进口15万吨。

得到高纯硅之后，需要把它切成片，于是就形成了晶圆。

03 设计芯片

芯片是由用数以亿计的器件组成的电路，所以芯片设计异常重要，重要到了和材料技术相提并论的地步。

一个路口的红绿灯设置不合理，就可能导致大片堵车。同样，电子在芯片上跑来跑去，如果哪个设计不合理，一样会造成卡顿。

设计的难点除了创新外，更需要大量的实际应用（测试），所以芯片设计不光要烧钱，也需要时间沉淀，属于“烧钱烧时间”的核心技术，壁垒极高。

当然，研发成功，形成专利后，利润也极高。

像美国的$高通(QCOM)$ 、$博通(BRCM)$ 、$AMD(AMD)$ 都是专门做设计的，中国台湾的还有联发科，大陆的有华为海思、紫光展锐、$紫光国微(002049)$ 、$士兰微(600460)$ 等。但中国做利润较高的，高端电脑、手机芯片设计的只有华为海思和紫光展锐，并且才刚刚起步。

04 制造芯片

设计完芯片后，在上面说的晶圆片上涂一层感光材料，然后就要用【光刻机】来制造啦。

具体步骤很复杂，有“清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀“等。

说简单点，就是把“芯片设计师”设计出电路刻在晶圆上，同时在上面形成密密麻麻的小芯片。

然后，晶圆片就变成了这样：

然而，这个东西是制约我国芯片工艺最关键的地方。

前面说了，芯片设计很难，烧钱烧时间，但是起码能烧出来，比如我们的华为和紫光就烧出来了。

可是，光刻机这个玩意儿，真的太难了。

05 光刻机

荷兰阿斯麦公司(ASML)，它是全球高端光刻机唯一的霸主，产量还不高，无论是台积电、三星，还是英特尔，谁先买到ASML最新的EUV（极紫外光源）光刻机，谁就能率先具备7nm工艺。

年初，三星怒砸33.8亿美元采购了20台EUV光刻机，台积电是去年买了18台，由此这两家公司成为了全球仅有的可以生产7nm芯片的顶级代工厂。

EUV光刻机单价接近2亿美元，这是什么概念？

我国出口给泰国的最新先进主战坦克VT4，售价580万美元，一台EUV光刻机，大概能买30余辆，这基本代表了一个小国的陆战主力。

下图是10辆VT4的既视感：

然而，这么昂贵的机器，我们就是想买，ASML也不卖给我们。

今年1月6日，路透社报道，美国政府为了限制荷兰ASML公司向中国公司出口EUV光刻机，再次对荷兰政府施压。

这不是美国第一次阻挠我们购买光刻机。

2018年，中芯国际想要花费巨额资金向荷兰的ASML公司购买了一台EUV光刻机，交货的时间是2019年初。

事实上，中国是ASML公司的第二大客户，占其营业总收入的20%（但没有尖端光科技），荷兰知道中对尖端光刻机的迫切需求，也知道中国真的很有钱，所以很看重中国这个大客户。

但是美国知道后，为了阻止这比交易，与荷兰进行了4轮强硬的谈判，面对美国的政治威胁，荷兰很是头大，但还是想试试，毕竟谁和钱过不去啊。

然而，就在中芯国际接货的前夕，ASML的工厂莫名其妙地突发大火，于是延长了光刻机的交付日期，交货时间定于2020年中。

到了2019年6月，美国国务蓬佩奥直接找到了荷兰首相马克·吕特，要求停止这笔交易。7月份，美国又发给了荷兰首相一份秘密情报，列出“中国获得光刻机的可能后果”。

最终，在美国的软硬兼施下，荷兰政府不再续签ASML的出口许可。

中芯国际的7nm工艺梦想破灭。

不过，荷兰还是给自己留了一条后路。

ASML的高端光刻机，2017年只生产了12台，2018年能产是24台，这些都已经被台积电三星英特尔抢完了；但是，2019年预计生产的40台，其中的一台还是留给了中芯国际。

同时，这就有了前文所说的“中芯国际回归科创板，募集234亿资金，研发12nm工艺的故事”。

光刻机被誉为世界半导体工业皇冠上的明珠，是代表当今人类现代工业最高的智慧结晶。再准确点说，EUV台光刻机的背后，其实是整个西方最顶级的工业结晶。

荷兰ASML公司其实只是负责安装的，剩下90%的部件都是来至于其他西方国家。

比如：

日本单反相机最牛，所以他提供“光学器材技术”；
德国车床最牛，所以他提供“机械工艺”；
德国人又以专注和严谨著称，他们为了一个光学镜头，要打磨上百万次……，所以镜头也由德国提供；
瑞典的轴承最厉害，提供轴承；
法国的阀件最可靠，提供阀件；
美国最爱搞激光武器，所以提供“光源设备”；
剩下的“制程分配技术”有英特尔、台积电、三星来提供。

所以，如果让中国自己生产高端光刻机，就相当于中国以一己之力来挑战整个西方世界，难度可想而知。

不过，即便比登天还难，中国人依旧在砥砺前行，我国已经生产出了自己的光刻机，但工艺水平是90nm...大家自己脑补与7nm工艺的差距。

革命尚未成功，我们还需努力！

06 封测

用光刻机制造完芯片后，还得从刻好的晶圆上切下来，接上导线，装上外壳，顺便测试，这步骤叫做封装测试，一个芯片就完成了。

封测技术，我国已经基本吃透，$长电科技(600584)$ 、$华天科技(002185)$ 、$通富微电(002156)$ 是我国的三大封测巨头。