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梁杏:把芯片缩小1纳米有多难

放大字体   缩小字体 发布日期:2021-11-19 13:26:53 作者:limiya

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作者丨梁杏(国泰基金量化投资事业部总监、芯片ETF512760联接基金经理)

梁杏:把芯片缩小1纳米有多难

芯片的整个制作过程非常者繁琐。但是它的起点非常简单,就是大家经常会看到的沙子。硅片是从沙子里边加工提炼出来的。如果是商品化的话,我们一般以单晶硅片作为芯片的起点。

之后,硅片通过反应气体来进行氧化增层,增完层之后会涂胶。这个胶用的不是一般普通的胶,而是光刻胶。光刻胶其实是中国在芯片产业领域相对来说比较紧缺的一种原材料。刚才说到氧的化增层环节,很多电子的特殊气体也是咱们国家比较紧缺的。

涂完胶之后要烘干,有前烘这样一个环节。做完烘之后就是做曝光,曝光的时候又会用到掩膜版。这和剪纸或者雕刻的花样的相似,拿一个图样,照着这个图样去描,大概是这样一个意思。用掩模版曝完光之后,要用显影液使它显影。显影完之后有一个固胶、坚膜环节,把涂层稍微固定,做完之后就进入到刻蚀了。

在光刻胶、光刻机,刻蚀机环节会用到一些刻蚀器、刻蚀液。光刻胶、光刻机和刻蚀环节刻蚀机非常重要。荷兰的阿斯麦有一个非常优秀的光刻机产品,但是之前一直不太能在中国使用,花了很长的时间想了很多办法,后来买回来一台14纳米的光刻机。其实中国也不是没有光刻机,只不过中国的成熟制程是90纳米,正在研发28纳米光刻机。中国有一些公司生产刻蚀机,有些在科创板上市,做得也还行。刻蚀完之后有后烘(涂完光刻胶之后叫前烘)。

再就是去胶,去胶这个环节不是随随便便拿把刀这样刮掉,它是用去胶剂去做。去胶之后做离子注入,还有薄膜沉淀,这几块听起来稍微有点复杂,一般媒体可能也不太会介绍。在整个芯片制造的过程里,可能大家稍微了解多一点的是涂胶,用光刻机、涂胶掩膜版、光刻机、刻蚀机这些环节。

后面就是金属化,金属化之后是封装,需要用到封装的基板,封装好了直接就去做IC测试。性能通过的话,整个的芯片就可以出厂了。

芯片的功能多种多样,不同的芯片会做不同的功能,大体上工艺差不多,但是高端芯片的刻丝程度非常的高。刚才说到有90纳米、有28纳米、14纳米的,可能大家也听说过7纳米,甚至5纳米、3纳米、2纳米工艺。现在绝大多数高精尖的芯片应用更多的是在手机上,尤其是5G手机。90纳米芯片可以满足国防基本要求。汽车芯片中,现在的新能源汽车或者是智能汽车会用到14纳米的,一般的确实用不了这么精细。目前行业使用的格局上来说,高精尖的芯片暂时大范围的应用,主要还是在手机上,它会进一步的提升手机的性能,使得大家的使用感受特别的好。

如果把芯片的工艺流程,或者产业链稍微拆一下,也可以拆出来上中下游。芯片上游主要是材料和设备,材料包括特种气体,最普通的硅片,还有光刻胶、掩模版、显影液、刻蚀液等等。设备是光科技、刻蚀机,它是比较大型的。光刻机有10万多个零件,但是这么大的一个机器,它就可以出来一个非常小的误差,在硅片上去做光刻步骤。因为涉及到的材料成千上万,有一些材料确实又是很多海外的国家有一定的优势,这也是中国之前被限制的地方。

中游的设计和制造是最核心的环节,尤其制造。芯片根据不同的功能应该怎么去雕这个花,应该怎么去摆晶体管的位置,或者应该实现什么样的功能,这些基本上都是在设计环节完成的。中国有一些设计公司,像华为、阿里,它们也有一些相关的公司,也有涉足到芯片设计当中。

制造的话,中国有一些比较有名的制造龙头,现在内地中芯是龙头,台积电是台湾的龙头公司。台积电现在是在研发5纳米和3纳米的芯片工艺,它的制造(生产)能力更强一些。中芯因为买不到7纳米光刻机,所以之前它就自己研发了N+1和N+2的工艺,N+1对标7纳米,N+2对标5纳米。去年年底,N+1工艺制程已经进入到生产流片的阶段,可以理解为试生产,所以现在中芯已经开始可以提供性能比肩,或者性能向7纳米靠拢的芯片。5纳米的芯片,中芯现在还在研发。所以从世代来看,台积电的工艺水平确实领先内地很多年。7纳米和5纳米内地现在没有办法直接做出来,但是中芯是通过N+1、N+2这种工艺进行一个比肩。

内部的下游就是封装和测试,相对来说是芯片产业链里边难易程度最低的。买到合适的基板、经过一定的流程,之后跑测试。很多封测厂是一体的,做完了封装顺便就做测试,也有一些封装和测试是分开的。大体上,目前中国封测试这块做得还是不错的。因为它的难度没有特别高,中间也有自己的发展,加上有一些国际上的收购动作,所以中国这部分在国际上的占有率还挺高的。

芯片的需求处于大爆炸的时代,主要是因为整个世界已经推进到了全面智能化的入口这样一个阶段里。芯片的需求主要有四块。

第一块智能汽车、新能源汽车。新能源汽车会帮你识别周围是不是有车在开,甚至有一些车还有自动驾驶功能,这些都需要芯片。国内和国际,整个新能源汽车产业链现在都是一个蓬勃发展的阶段。当然国内的新能源汽车发展状态更好一些。

一般一个新的品种渗透率或者占比要到40%以上,它会进入一个相对稳定期。现在新能源汽车销量占比也就20%左右,所以它还会有一个很高的增速和增长,在这个过程里面对芯片的需求也是很大。因为车和车之间,车联网这些都需要芯片。

第二块是智能手机进一步的发展一个手机集成的芯片是非常非常多的。比如,六个摄像头的摄像手机,一个摄像头后面就有一个芯片管着,不同的摄像头功能是不一样的,有的可能是微距的,有的可能是广角的,各种各样的。一般来说,手机里边也会有一个芯片是管电量的,这个芯片叫“电源管理芯片”。接入4G网络会有一个专门的芯片,接入5G网络也会有个专门的芯片。未来随着5G通信网络的推进和落地,5G手机也会不断的出来,新增的需求会大量的起来。

第三块是智慧城市、物联网的应用。以后万物互联,互联互通。万物被识别以及识别别人都需要芯片,这样才能接入网络实现互联互通。所有的东西都能被感知,这需要非常非常多芯片。

第四块就是元宇宙里边像游戏AR、VR,还有各种的消费电子终端,以后你要活在一个这种虚拟世界里边,那你也是需要很多的各种各样的芯片的。

但是这么大的一个需求量,咱们现在的供给情况是供不应求。从供需格局来看,芯片的景气度依然还是非常非常高的。2019年芯片的指数涨幅在100%以上,去年大概50%,今年涨了接近30%,也还是有一个非常好的增长。大家感觉涨幅每年是不是往下掉?其实不是,芯片将有一个长线持续的上涨,这是由它的基本面、由它的供需格局决定的。所以像芯片这样的一些行业,或者它对应的一些行业的这种指数基金,或者它主题的这种相关的产品,我们还是建议大家在跟自己的风险承受能力匹配的情况,可以多多的关注。

芯片的投资难点就在于大多数投资者可能搞不明白芯片这个行业,因为它的技术门槛确实还是挺高的。如果要陷入到细节的投资,需要对芯片行业特别特别了解,这个对绝大多数的投资者,甚至对一部分的机构投资者来说都是有难度的。但是了解芯片整个产业链,大致能知道它是干什么的,处在一个什么环节,这又是一个需求爆炸的时代,前景还是非常好的,能把握得住这样的一个主线,其实就已经很不容易了。

另外一个难点在于芯片会出现一些阶段性的涨特别多和调整。比如今年的最低点到今年的7月底最高点那一波,大概涨了50%多。你要想全部把握住这一大段其实也是非常难的,但是你可以通过长期持有,获取长期收益,这是一种办法。

另外一种办法,要想去把握阶段性的这种涨幅,或者想去做一个波段的操作,我建议一方面看看芯片的景气或者业绩的情况,另一方面看一下它的估值,它的估值上蹿下跳特别快。还有市场流动性的变化,芯片是科技板块,科技板块对流动性特别的敏感,如果要去做一个短期的这种波段的捕捉和判断,要更难一些。要是做长期的投资相对来说简单,因为你就是看好它的趋势长期拿着它,这个可能要相对来说更简单一些,你只要去判断它的大的供需格局没有发生大的改变就行了。

做短期的时候,可能会受到阶段性的业绩,阶段性的这种估值,阶段性的流动性的影响,变量确实还是蛮多的。所以如果是觉得短期太难,真的长期持有它是可以考虑的,因为确实长期潜力还是很不错的。因刚才要谈到芯片的工艺,内地工艺差人家的几个世代,要追上还是需要蛮久的。在这样的情况之下,芯片行业的投资加强是非常长线的,换句话说持有它五年十年都是可以考虑的。当然中间如果你改变注意了或者需要用钱,你持有三五年也可以出来。但是还是要提醒大家,因为芯片是科技类的产品,波动还是蛮大的,所以还是要与自己的风险承受能力匹配。

文章中嘉宾分享的观点、结论和建议仅供参考,不构成投资者改变投资决策或选择具体产品的法律依据。我国基金运作时间较短,不能反映股市发展的所有阶段。芯片ETF(512760)联接基金属于股票型基金,理论上其预期收益及预期风险水平高于混合型基金、债券型基金和货币市场基金。本基金为指数型基金,主要采用完全复制策略,跟踪标的指数,其风险收益特征与标的指数所表征的市场组合的风险收益特征相似。基金管理人承诺以诚实信用、勤勉尽责的原则管理和运用基金资产,但不保证基金一定盈利,也不保证最低收益。基金的过往业绩及其净值高低并不预示其未来业绩表现。投资者投资于基金时应认真阅读《基金合同》、《招募说明书》等法律文件,了解基金产品的详细情况,选择与自己风险识别能力和风险承受能力相匹配的基金,并注意投资风险。

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