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| 用數(shù)據(jù)走進產(chǎn)業(yè)
近期國內(nèi)擴產(chǎn)熱情高漲，28nm產(chǎn)線成為各家規(guī)劃中最先進的節(jié)點。與此同時，國內(nèi)28nm相關(guān)材料領(lǐng)域仍亟待發(fā)展。近日芯謀研究針對28nm節(jié)點及相關(guān)光刻材料從事了相關(guān)研究，節(jié)選部分以饗讀者，歡迎感興趣的客戶垂詢報告全文。
28nm工藝節(jié)點情況及分析
28nm是一個承上啟下的節(jié)點，全球市場呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的態(tài)勢。2019年全球28nm芯片市場為221億美元，并以年均17.5%的增長率高速增長到2021年的313億美元。由于消費市場萎靡，預計2022年全球終端應(yīng)用對28nm節(jié)點芯片需求增長將放緩。預計將于2024年再次快速放量，至2027年，全球28nm節(jié)點芯片市場將增長至449億美元，年均增速6.7%。
圖：全球28nm節(jié)點芯片市場及預測（十億美元）
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
與此同時，我國終端企業(yè)對于28nm需求也不斷地在增加。2019年我國28nm芯片市場為39億美元，并以69%的增長率高速增長到2020年的66億美元。后因華為受美方制裁，國內(nèi)終端企業(yè)對于28nm芯片的需求發(fā)生了短暫的萎縮，28nm芯片產(chǎn)品市場至2021年約合52億美元。預計至2027年28nm芯片市場將增長至104億美元，年均增速12.3%。
圖：中國28nm節(jié)點芯片市場及預測（十億美元）
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
當前28nm工藝節(jié)點工藝平臺主要涵蓋邏輯、RF、CIS等技術(shù)，生產(chǎn)的主要芯片種類包括OLED Driver IC、部分TWS SoC、高端CIS ISP、Wi-Fi SoC、存儲器控制芯片、高端MCU等，多種芯片如Wi-Fi SoC、OLED Driver IC和LCD Driver IC等市場存在擴大采用28nm生產(chǎn)的潛力。匯總28nm工藝及其潛在主要芯片市場情況如下，
表：28-14nm工藝相應(yīng)市場及總結(jié)
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究
從終端市場來說，雖然消費市場短期承壓明顯，但全球范圍內(nèi)成熟制程產(chǎn)品的不斷遷入并堆積在28nm推動了該節(jié)點市場的增長，并進而推動了對代工需求的長期穩(wěn)定增長。
全球及中國28nm工藝節(jié)點代工情況
2021年全球缺芯問題爆發(fā)，市場嚴重供不應(yīng)求，28nm節(jié)點也是重要短缺節(jié)點之一，晶圓代工需求旺盛。2021年全球28nm節(jié)點代工市場約為104億美元，同比增長24%。預計2022年全球代工市場增速仍將保持12%，全年達117億美元。至2027年28nm代工市場營收將達到180億美元。
圖：全球28nm節(jié)點代工市場增長預測（十億美元）
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
全球主要28nm工藝節(jié)點的代工廠商有臺積電、三星、聯(lián)電、格芯、中芯國際、華虹集團等。主要分布在美國、日本、韓國、中國大陸、中國臺灣等國家和地區(qū)。其中，臺積電是全球28nm產(chǎn)能最大的晶圓代工廠，營收約占全球52%。
圖：全球28nm代工市場格局
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
在我國28nm仍屬于自主可控產(chǎn)能中較先進的節(jié)點，目前僅中芯及華虹擁有量產(chǎn)產(chǎn)線，故而2021年整體營收偏低，僅為7.15億美元。預計至2027年，國內(nèi)28nm節(jié)點代工市場將增長至28.18億美元。
圖：中國28nm節(jié)點代工市場增長預測（億美元）
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
受地緣政治影響，國內(nèi)設(shè)計企業(yè)為降低供應(yīng)鏈風險，不得不把部分原由臺積電、聯(lián)電代工的28nm產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至國內(nèi)代工。雖然目前國內(nèi)自主可控28nm代工產(chǎn)能較低，但未來將迎來較大發(fā)展。
我國28nm節(jié)點產(chǎn)能提升潛在風險點
1．當今中美半導體產(chǎn)業(yè)對抗升級，據(jù)報道當前各大外資設(shè)備廠商已經(jīng)受到美商務(wù)部關(guān)于對華禁運14nm設(shè)備的禁令。雖然暫時28nm設(shè)備仍未被禁止對華供應(yīng)，但部分裝備、材料為14nm與28nm通用，隨時面臨美方朝令夕改的可能。
2．由于28nm晶圓制造涉及耗材廣，且國內(nèi)供應(yīng)不足，未來存在材料、耗材供應(yīng)緊張的風險。一旦供應(yīng)波動，則大陸晶圓廠將首先承受短缺乃至斷供風險。
3．隨著未來國內(nèi)28nm晶圓產(chǎn)線大批規(guī)劃建設(shè)，國內(nèi)將面臨潛在的工藝技術(shù)人才緊張問題，極大的拖累產(chǎn)能爬坡和研發(fā)技術(shù)提升。各大已有主體也可能面臨資深工程師被接連挖角的問題，影響正常生產(chǎn)進度。
28nm工藝節(jié)點的生命周期分析
28nm是一個成熟的工藝節(jié)點，且市場應(yīng)用在持續(xù)不斷地成長，主要是有以下幾點原因：
1．28nm節(jié)點平臺覆蓋面廣
28nm是成熟的工藝節(jié)點，自臺積電率先推出市場距今已有十余年。各大晶圓廠在28nm工藝節(jié)點上做了很多的特色工藝開發(fā)，使得28nm節(jié)點能滿足更多產(chǎn)品需求。
2．28nm節(jié)點性價比高
從制造技術(shù)上來看，28nm的下一個關(guān)鍵節(jié)點是16nm，主要采用FinFET工藝結(jié)構(gòu)。一旦跨入到FinFET工藝，芯片設(shè)計和晶圓生產(chǎn)制造成本會急劇的增加。28nm不僅能解決產(chǎn)能開支問題，又能滿足性能要求。大部分的應(yīng)用端芯片只需要成熟工藝，所以具有性價比優(yōu)勢的28nm工藝將是最適合的選擇。如通用MCU，一般200-500MHz足夠滿足大部分需求，而28nm即可滿足相應(yīng)頻率MCU生產(chǎn)。
3．成熟產(chǎn)品持續(xù)遷入28nm節(jié)點
從應(yīng)用層面考慮，即使現(xiàn)有28nm產(chǎn)品轉(zhuǎn)移向更先進制程，目前仍然有很多40/55nm產(chǎn)品向28nm遷移填補增長，長期需求穩(wěn)定。如聯(lián)電與聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、高通、三星等8家企業(yè)簽訂了28nm長期戰(zhàn)略合作協(xié)議。
4. 國產(chǎn)替代持續(xù)增加
中國大陸多地晶圓廠陸續(xù)規(guī)劃、擴產(chǎn)涉及28nm產(chǎn)線，并開始加速驗證導入本土裝備材料。在設(shè)備領(lǐng)域，國內(nèi)清洗設(shè)備、CMP設(shè)備等已經(jīng)形成部分國產(chǎn)替代。而材料領(lǐng)域如ArF、KrF光刻膠等，國內(nèi)光刻膠企業(yè)也逐漸形成了國內(nèi)已有節(jié)點中較先進產(chǎn)品的點突破。同時產(chǎn)業(yè)資本也在持續(xù)助推國產(chǎn)替代進程，如去年8月華為哈勃3億元增資了光刻膠企業(yè)徐州博康，為其歷史上最大單筆半導體產(chǎn)業(yè)鏈投資。這些領(lǐng)域的替代支撐著國內(nèi)28nm產(chǎn)品制造的穩(wěn)步發(fā)展。
全球及中國28nm光刻膠市場情況
據(jù)統(tǒng)計，2021年全球半導體用光刻膠的市場規(guī)模為24.2億美元，比2020年的21.1億美元增長15%。2021年全球代工廠28nm光刻膠的市場規(guī)模約為1.58億美元，占全球光刻膠總市場的6.5%。預計至2027年達到2.97億美元，年均增速達11.1%。
圖：全球晶圓代工用28nm光刻膠市場規(guī)模（百萬美元）
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
其中，2021年全球代工用28nm節(jié)點I line光刻膠規(guī)模約310萬美元，僅占總市場的2%；KrF約4930萬美元，占總市場的31%；ArF約1.05億美元，占總市場的67%。
圖：全球28nm光刻膠按產(chǎn)品分結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
2021年國內(nèi)代工市場28nm光刻膠的市場規(guī)模約為1280萬美元，僅占全球28nm代工用光刻膠總市場的8.1%。預計至2027年中國代工用28nm光刻膠市場將達到5640萬美元，年均增速達28.1%。
圖：中國28nm光刻膠市場（百萬美元）
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
其中，2021年中國代工用28nm節(jié)點I line光刻膠規(guī)模約20萬美元，僅占總市場的2%；KrF約380萬美元，占總市場的30%；ArF約870億美元，占總市場的68%。
圖：中國28nm光刻膠按產(chǎn)品分市場結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來源：芯謀研究整理
總體來說，我國28nm光刻膠市場目前規(guī)模較小。但隨著未來3-5年國內(nèi)自主可控產(chǎn)能落地，加之國產(chǎn)替代需求驅(qū)動，28nm光刻膠市場未來增長動能強勁，在5-10年內(nèi)將持續(xù)保持高速增長。
中國主要光刻膠供應(yīng)商
國內(nèi)在I/G line光刻膠產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)形成了部分批量出貨，在KrF/ArF領(lǐng)域也有了產(chǎn)品點突破。目前國內(nèi)主流光刻膠企業(yè)有科華、博康、新陽等，產(chǎn)品情況如下，
1．北京科華
北京科華是彤程新材子公司，其KrF光刻膠進入了國內(nèi)領(lǐng)先代工企業(yè)?？迫A與國內(nèi)龍頭企業(yè)合作密切，并參與研發(fā)相關(guān)先進制程。其產(chǎn)品在Poly、AA、Metal等有突破，尤其可以滿足MEMS等特殊工藝的要求。
2．徐州博康
博康擁有完備的光刻膠自供應(yīng)鏈（單體+樹脂+光酸+光刻膠），可以完全實現(xiàn)由初始原料到成品膠的自主化生產(chǎn)。博康子公司漢拓光學材料，研發(fā)多種光刻膠，包括ArF光刻膠。目前已經(jīng)實現(xiàn)了I線、KrF、ArF的量產(chǎn)供貨，第一支國產(chǎn)替代的用于通孔型（C/H）ArF高端光刻膠及KrF高分辨120~160nm膠預計年底在國內(nèi)12吋廠放量。
3．上海新陽
新陽子公司芯刻微的ArF干法、KrF厚膜膠、I線等高端光刻膠驗證工作正在穩(wěn)步推進。今年5月其宣布KrF光刻膠產(chǎn)品成功打入國內(nèi)主流芯片企業(yè)。另外，ArF（i）光刻膠研發(fā)進展順利，目前已進入客戶端進行測試。
我國光刻材料發(fā)展建議
受各方影響，目前國內(nèi)光刻材料突圍需求急迫，芯謀研究作出如下建議：
1．對標成熟產(chǎn)品針對性替換
晶圓制造對于設(shè)備、材料、工藝的替換都非常敏感，一般在量產(chǎn)時嚴格遵從研發(fā)階段確定的設(shè)備、材料、參數(shù)等，不輕易變動。光刻膠是重要的材料之一，直接影響光刻和刻蝕這兩種重要工藝。領(lǐng)先的晶圓制造企業(yè)與光刻膠企業(yè)保持合作，提出光刻膠性能需求并共同評估和改進光刻膠性能；其他第二第三梯隊的晶圓制造企業(yè)如中芯國際（SMIC）、聯(lián)電（UMC）等則根據(jù)自己的技術(shù)路線與某家領(lǐng)先企業(yè)更接近而選擇相關(guān)產(chǎn)品。國內(nèi)材料廠商應(yīng)當對標領(lǐng)先廠商已有成熟產(chǎn)品，提前做好產(chǎn)品研發(fā)，抓住市場波動帶來的產(chǎn)品驗證替換窗口期，盡量做到與已有產(chǎn)品無縫替換，減少晶圓廠驗證周期。
2．深化與自主晶圓廠合作力度
由于光刻膠屬于極度差異化產(chǎn)品，不同工藝路線、不同前序工藝、不同晶圓底層薄膜等都會影響對光刻膠性能的要求，因此深度參與晶圓廠工藝開發(fā)是光刻膠廠商在競爭中取得先機的重要途徑。國內(nèi)廠商應(yīng)前置合作階段，針對國內(nèi)晶圓廠工藝研發(fā)部門開發(fā)路線開展工作，從研發(fā)階段入手推廣產(chǎn)品。由于光刻膠的驗證周期普遍較長，如果進行替換，一般需要多個周期驗證，一般每個產(chǎn)品驗證的時間約為2年。國產(chǎn)材料廠商與晶圓廠商應(yīng)加深互信，加快推動28nm光刻膠在國內(nèi)晶圓廠的驗證替代流程。
3．拓寬國產(chǎn)化材料驗證窗口
過去晶圓廠愿意驗證芯光刻膠的主要驅(qū)動力有：環(huán)保等原因舊產(chǎn)品停產(chǎn)、光刻膠廠商遭遇重大事故不能供貨、晶圓廠為了供應(yīng)鏈安全而增加第二供應(yīng)商、晶圓廠因產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整而改變某些層光刻的類型（例如將原來I line光刻層轉(zhuǎn)到KrF光刻）等。而且即使驗證完成，由于原有產(chǎn)品慣性大，仍不輕易更換供貨商。對于國內(nèi)企業(yè)來說，想要打破日企多年來建立的生態(tài)壁壘，十分困難。去年信越光刻膠供應(yīng)不足國內(nèi)市場斷供，對于已有成熟產(chǎn)品的外資企業(yè)是窗口期，對于國內(nèi)企業(yè)仍然機會有限。國內(nèi)晶圓廠應(yīng)加大對國產(chǎn)廠商扶持力度，在穩(wěn)定的量產(chǎn)平臺積極推動驗證國產(chǎn)28nm光刻膠產(chǎn)品。
4．支持精細化工園區(qū)建設(shè)
現(xiàn)有化工園區(qū)普遍都是大化工園區(qū)，當前光刻膠企業(yè)營收較低，難以獲得足夠的場地、政策支持。建議在有承載條件的區(qū)域規(guī)劃建設(shè)精細化工園區(qū)，重點支持半導體化學品材料企業(yè)建設(shè)研發(fā)、中試基地。根據(jù)產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用情況，支持光刻膠企業(yè)在產(chǎn)業(yè)聚集程度較高的地市就近建設(shè)量產(chǎn)產(chǎn)線，全面提升國產(chǎn)廠商供貨能力。
5．推動企業(yè)合作材料驗證
由地方政府或有關(guān)部門聯(lián)合科研優(yōu)勢突出的骨干企業(yè)、高校院所等，集聚整合相關(guān)科研力量和創(chuàng)新資源。重點針對以28nm光刻膠為代表的電子材料領(lǐng)域關(guān)鍵卡脖子產(chǎn)品，帶動上下游晶圓廠與材料廠共同參與課題驗證，并以產(chǎn)品量產(chǎn)導入為考核指標，推動產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化落地能力。
