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雙晶圓堆疊、多晶圓堆疊、芯片晶圓異構(gòu)集成等項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 新芯集成    2024-10-12

1、項(xiàng)目基本情況

公司 12 英寸集成電路制造生產(chǎn)線三期項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)一條規(guī)劃產(chǎn)能 5.0 萬(wàn)片/月的 12 英寸特色工藝晶圓生產(chǎn)線，其中三維集成業(yè)務(wù)（雙晶圓堆疊、多晶圓堆疊、芯片-晶圓異構(gòu)集成、2.5D 以及配套邏輯）相關(guān)產(chǎn)能合計(jì) 4.0 萬(wàn)片/月，RF-SOI產(chǎn)能 1.0 萬(wàn)片/月，實(shí)施主體為新芯集成。

在數(shù)據(jù)量倍增和萬(wàn)物互聯(lián)的大時(shí)代背景下，一系列高端三維集成產(chǎn)品涌現(xiàn)出來(lái)并蓬勃發(fā)展，并通過(guò)功能集成、異構(gòu)集成的方式，滿足個(gè)人消費(fèi)和工業(yè)設(shè)備對(duì)高性能、高集成的共同需求。

根據(jù) Yole 統(tǒng)計(jì)，2023 年，全球高端三維集成制造市場(chǎng)規(guī)模大約為 22.49 億美元，預(yù)計(jì)到 2028 年，全球三維集成技術(shù)制造市場(chǎng)規(guī)?？傤~約為 98.79 億美元，2023 至 2028 年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 34.45%，市場(chǎng)潛力巨大。

該項(xiàng)目依托公司在三維集成與數(shù)?；旌蠘I(yè)務(wù)領(lǐng)域現(xiàn)有的領(lǐng)先工藝、技術(shù)與量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善并延展相關(guān)工藝平臺(tái)，建成后將顯著提升公司產(chǎn)能規(guī)模并助力公司的工藝技術(shù)邁上新臺(tái)階，增強(qiáng)公司核心競(jìng)爭(zhēng)力、提升公司行業(yè)地位。

2、項(xiàng)目投資概算

本項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資 280 億元，建筑工程費(fèi) 16.37億元，公用設(shè)備購(gòu)置及安裝費(fèi) 38.67億元，生產(chǎn)設(shè)備購(gòu)置及安裝費(fèi) 211.15億元，工器具及家具費(fèi) 0.61億元，固定資產(chǎn)其他費(fèi)用 3.15億元，其他資產(chǎn) 0.03億元，預(yù)備費(fèi) 3.52億元，鋪底流動(dòng)資金 6.5億元。

3、時(shí)間周期和投資進(jìn)度安排

本項(xiàng)目建設(shè)期為2年，預(yù)計(jì)T+0年開工建設(shè)，T+1年完成廠房及無(wú)塵室建設(shè)，T+2 年建成初試線。產(chǎn)能逐年增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) T+4 年完成產(chǎn)能建設(shè)，達(dá)到 5.0 萬(wàn)片/月。

4、項(xiàng)目涉及土地使用權(quán)情況

本項(xiàng)目在新芯集成現(xiàn)有廠區(qū)預(yù)留空地上興建，已取得編號(hào)為鄂（2024）武漢市東開不動(dòng)產(chǎn)權(quán)第 0015515 號(hào)的土地權(quán)屬證明，不涉及新增土地使用權(quán)情形。

5、項(xiàng)目備案及環(huán)評(píng)情況

本項(xiàng)目已履行國(guó)家相關(guān)主管部門程序，目前正在向有關(guān)部門申請(qǐng)辦理項(xiàng)目備案和環(huán)評(píng)批復(fù)中。

6、主要產(chǎn)品或服務(wù)

（1）按業(yè)務(wù)類型分類

公司主要向客戶提供 12 英寸特色工藝晶圓代工，根據(jù)客戶需求提供特色存儲(chǔ)、數(shù)模混合和三維集成等領(lǐng)域多種類別半導(dǎo)體產(chǎn)品的晶圓代工。公司在特色存儲(chǔ)領(lǐng)域亦經(jīng)營(yíng)自有品牌 NOR Flash 產(chǎn)品。此外，公司還可為客戶提供研發(fā)流片、技術(shù)授權(quán)、光掩膜版等其他配套業(yè)務(wù)。

（2）按工藝平臺(tái)分類

報(bào)告期內(nèi)，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)按工藝平臺(tái)可主要分為特色存儲(chǔ)、數(shù)?；旌虾腿S集成領(lǐng)域。

①特色存儲(chǔ)

報(bào)告期內(nèi)，公司在特色存儲(chǔ)領(lǐng)域主要提供 NOR Flash、MCU 等產(chǎn)品的晶圓代工。除晶圓代工以外，公司亦經(jīng)營(yíng)自有品牌 NOR Flash 產(chǎn)品。

A. NOR Flash

公司是中國(guó)大陸規(guī)模最大的NOR Flash制造廠商，近十余年來(lái)持續(xù)深耕NORFlash 領(lǐng)域。截至 2024 年 3 月底，公司 12 英寸 NOR Flash 晶圓累計(jì)出貨量已經(jīng)超過(guò) 130 萬(wàn)片。

NOR Flash 是一種非易失性存儲(chǔ)芯片，具有讀取速度快、可靠性強(qiáng)、可芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP）等特點(diǎn)，在中低容量應(yīng)用以及需要用低功耗完成內(nèi)部指令執(zhí)行、系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換等功能的產(chǎn)品上具備性能和成本上的優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子（智能家居、TWS 耳機(jī)、穿戴式設(shè)備、路由器、機(jī)頂盒等）、汽車電子（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)、車窗控制、儀表盤）、工業(yè)控制（智能電表、機(jī)械控制）、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等領(lǐng)域。目前，NOR Flash 主要包括基于浮柵技術(shù)的 ETOX 型和基于電荷俘獲技術(shù)的SONOS 型兩類主流基礎(chǔ)工藝結(jié)構(gòu)。

ETOX 型 NOR Flash 工藝結(jié)構(gòu)方面，公司技術(shù)節(jié)點(diǎn)涵蓋 65nm 到 50nm，其中自主研發(fā)的 50nm 技術(shù)平臺(tái)具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的存儲(chǔ)密度。公司“代碼型閃存芯片成套核心技術(shù)研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目曾獲得湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

報(bào)告期內(nèi)，公司與客戶二、客戶三等行業(yè)頭部客戶保持穩(wěn)定合作關(guān)系，為客戶提供各技術(shù)節(jié)點(diǎn)下各類 ETOX 型 NOR Flash 晶圓代工。公司自有品牌 NOR Flash 產(chǎn)品采用 ETOX 型工藝結(jié)構(gòu)，擦寫速度與耐受性、數(shù)據(jù)保持等可靠性與特性指標(biāo)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。報(bào)告期內(nèi)，公司主要以經(jīng)銷模式銷售NOR Flash 產(chǎn)品，與行業(yè)頭部電子元器件分銷商形成了穩(wěn)定合作關(guān)系，主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

SONOS 型 NOR Flash 工藝結(jié)構(gòu)方面，公司系客戶一代碼型閃存（產(chǎn)品 A）全球唯一晶圓代工供應(yīng)商。產(chǎn)品 A 主要應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制領(lǐng)域。

B. MCU

報(bào)告期內(nèi)，公司在特色存儲(chǔ)領(lǐng)域亦提供 MCU 產(chǎn)品的晶圓代工。MCU 又稱單片微型計(jì)算機(jī)，系將 CPU 的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將 Flash、ADC、計(jì)數(shù)器等模塊集成到同一顆芯片，從而為不同的應(yīng)用場(chǎng)合提供組合控制。公司擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的 55nm ESF3 架構(gòu)1MCU 工藝，其中超低功耗 MCU 平臺(tái)已穩(wěn)定量產(chǎn)、高性能 MCU 平臺(tái)已完成研發(fā)。報(bào)告期內(nèi)，公司 MCU 領(lǐng)域客戶主要包括恒爍股份等，所代工 MCU 產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景由消費(fèi)電子逐步推進(jìn)至工業(yè)控制及汽車電子領(lǐng)域。

②數(shù)?；旌?/strong>

公司在數(shù)?；旌项I(lǐng)域主要提供 CIS、RF-SOI 等產(chǎn)品晶圓代工。

A. CIS

公司具備 CMOS 圖像傳感器制造全流程工藝，包括以 55nm 邏輯工藝為基礎(chǔ)開發(fā)的 CIS 像素（Pixel）工藝以及背照式、堆棧式產(chǎn)品所需的 BSI、鍵合工藝等，可為客戶提供各類 CIS 產(chǎn)品的晶圓代工。

CIS 是一種利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)原理所制造的圖像傳感元件，根據(jù)消費(fèi)、車載、工業(yè)等不同應(yīng)用場(chǎng)景的感光能力、動(dòng)態(tài)范圍、圖像分辨率等需求，像素單元尺寸從數(shù)微米到 0.5 微米，像素?cái)?shù)量從數(shù)百萬(wàn)到億級(jí)不等。根據(jù)工藝架構(gòu)不同，CIS主要分為前照式、背照式和堆棧式2三類，其中背照式和堆棧式已成為中高端 CIS產(chǎn)品主流結(jié)構(gòu)。

CIS 晶圓代工方面，公司技術(shù)平臺(tái)布局完整，技術(shù)實(shí)力領(lǐng)先，擁有覆蓋 0.7微米及以上的像素工藝能力、多年穩(wěn)定量產(chǎn)的 BSI 工藝和鍵合工藝，量子效率、動(dòng)態(tài)范圍、暗電流、噪聲、白點(diǎn)等工藝相關(guān)關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

報(bào)告期內(nèi)，公司與客戶四、客戶五等行業(yè)頭部客戶保持穩(wěn)定合作關(guān)系，所提供晶圓代工的 CIS 產(chǎn)品已廣泛覆蓋消費(fèi)、工業(yè)、醫(yī)療、汽車等各項(xiàng)應(yīng)用領(lǐng)域。

B. RF-SOI

報(bào)告期內(nèi)，公司在數(shù)?；旌项I(lǐng)域亦提供 RF-SOI 產(chǎn)品的晶圓代工，擁有 55nm絕緣體上硅工藝完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)。RF-SOI 晶圓代工是公司未來(lái)在數(shù)?；旌项I(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的方向，亦是公司 12 英寸集成電路制造生產(chǎn)線三期項(xiàng)目的重要建設(shè)部分。

RF-SOI 是一類使用部分耗盡的絕緣體上硅工藝生產(chǎn)的射頻前端芯片，可集成射頻開關(guān)、低噪聲放大器、天線調(diào)諧器、功率放大器等器件，具有更低插入損耗、更高增益的性能優(yōu)勢(shì)，支持 5G、毫米波通信。公司自主開發(fā)的 55nm RF-SOI 技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，已實(shí)現(xiàn) 55nm RF-SOI 產(chǎn)品量產(chǎn)。同時(shí)，公司已經(jīng)啟動(dòng)下一代 40nm 工藝技術(shù)研發(fā)。報(bào)告期內(nèi)，公司已與 RF-SOI領(lǐng)域多家國(guó)內(nèi)頭部設(shè)計(jì)公司客戶開展合作，提供晶圓代工的 RF-SOI 產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等無(wú)線通訊領(lǐng)域。

③三維集成

公司三維集成領(lǐng)域工藝的典型流程如下（以雙晶圓堆疊平臺(tái)為例）：

隨著摩爾定律不斷進(jìn)步，集成電路產(chǎn)品最小線寬已接近極限，通過(guò)進(jìn)一步縮小工藝節(jié)點(diǎn)以更好滿足算力、速度、功耗、面積方面的需求越發(fā)困難，晶圓級(jí)三維集成技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)“超越摩爾”的重要途徑。

晶圓級(jí)三維集成技術(shù)系指在垂直方向上將載片或功能晶圓堆疊，或?qū)⑿酒c晶圓進(jìn)行堆疊，并在各層之間通過(guò)硅通孔、混合鍵合等工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)直接的電氣互連。通過(guò)晶圓級(jí)三維集成，可繞開單片晶圓單一制程節(jié)點(diǎn)限制，將使用最優(yōu)制程節(jié)點(diǎn)的各功能晶圓進(jìn)行集成，并有效提高單位面積功能密度。與引線鍵合（WireBonding）、倒裝鍵合（Flip Chip）等封裝方式相比，晶圓級(jí)三維集成技術(shù)提供更高的芯片間互聯(lián)密度、更短芯片間互連長(zhǎng)度，可以更好降低延時(shí)、增加傳輸帶寬，滿足低功耗、小尺寸等要求。

公司具有國(guó)際領(lǐng)先的晶圓級(jí)三維集成技術(shù)。報(bào)告期內(nèi)，公司三維集成業(yè)務(wù)主要系按照工藝架構(gòu)進(jìn)行劃分，已成功構(gòu)建雙晶圓堆疊、多晶圓堆疊、芯片-晶圓異構(gòu)集成和 2.5D（硅轉(zhuǎn)接板 Interposer）四大工藝平臺(tái)，應(yīng)用于三維集成領(lǐng)域各類產(chǎn)品的晶圓代工。公司三維集成領(lǐng)域各項(xiàng)細(xì)分工藝平臺(tái)具體情況如下：

（1）雙晶圓堆疊平臺(tái)：該平臺(tái)將兩片晶圓的介質(zhì)層與金屬層通過(guò)低溫直接鍵合的方式形成金屬互連，在有效減小芯片面積的同時(shí)大量增加 I/O 數(shù)量，達(dá)到增加傳輸帶寬、降低延時(shí)及系統(tǒng)功耗的優(yōu)點(diǎn)，目前支持業(yè)界最小的混合鍵合連接孔距（HB pitch）。

（2）多晶圓堆疊平臺(tái)：該平臺(tái)通過(guò)無(wú)凸點(diǎn)（Bumpless）工藝實(shí)現(xiàn)多片晶圓的銅-銅直接、超高密度互連，其互連尺寸遠(yuǎn)小于微凸塊封裝等方式，可顯著提升傳輸帶寬，且對(duì)散熱更加友好、有利于降低功耗。

（3）芯片-晶圓異構(gòu)集成平臺(tái)：該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)不同尺寸、不同材料、不同功能的芯片-晶圓間直接鍵合，極大提升系統(tǒng)集成的靈活自由度，公司建成了中國(guó)大陸首條完全自主可控的三維異構(gòu)集成工藝產(chǎn)線，正與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)深度合作進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證。

（4）2.5D（硅轉(zhuǎn)接板 Interposer）平臺(tái)：該平臺(tái)提供具有靈活的多光罩超大尺寸拼接、超高密度深溝槽電容、多層金屬重布線層等技術(shù)優(yōu)勢(shì)的硅轉(zhuǎn)接板，可與 2.5D 封裝工藝相結(jié)合，為集成系統(tǒng)提供亞微米級(jí)精度銅互連，顯著減小系統(tǒng)延遲、插損及功耗等，目前已經(jīng)規(guī)模量產(chǎn)。

三維集成領(lǐng)域是公司未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向，也是公司 12 英寸集成電路制造生產(chǎn)線三期項(xiàng)目的主要組成部分。公司致力于成為三維時(shí)代半導(dǎo)體先進(jìn)制造引領(lǐng)者，預(yù)計(jì)未來(lái)三維集成業(yè)務(wù)占比將逐步提升。

完整版可行性研究報(bào)告依據(jù)國(guó)家部門及地方政府相關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，本著客觀、求實(shí)、科學(xué)、公正的原則，在現(xiàn)有能夠掌握的資料和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，主要就項(xiàng)目建設(shè)背景、需求分析及必要性、可行性、建設(shè)規(guī)模及內(nèi)容、建設(shè)條件及方案、項(xiàng)目投資及資金來(lái)源、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及項(xiàng)目建設(shè)的環(huán)境保護(hù)等方面逐一進(jìn)行研究論證，以確定項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)上的合理性、技術(shù)上的可行性，為項(xiàng)目投資主體和主管部門提供決策參考。

此報(bào)告為摘錄公開部分。定制化編制政府立項(xiàng)審批備案、國(guó)資委備案、銀行貸款、產(chǎn)業(yè)基金融資、內(nèi)部董事會(huì)投資決策等用途可研報(bào)告可咨詢思瀚。

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