中芯国际的发展历程可分为四个阶段，分别是从创立到上市（2000-2004年）、走向盈利（2004-2012年）、开拓创新（2012-2019年）、加速追赶（2019-2025年）。中芯国际在逆境中创立，持续追赶世界领先的技术水平，用20年的时间，将中国大陆与世界一流的半导体技术差距从20年以上缩短至5年以内。

中芯国际创立前的全球半导体发展格局

　　19世纪至20世纪以来，半导体领域经历了从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成电路的发展历程。1966年，自美国开始，贝尔实验室制造出第一块大规模集成电路，此后60余年，依次发展至日本、韩国和中国台湾。
　　上世纪60年代，日本从美国引进技术，开始发展半导体产业，众多公司如日本电气（NEC）、三菱、京都电气、东芝、日立公司、富士通都加入这一行列，随后日本迅速成为世界第二大半导体生产国。到80年代，由于在半导体存储器方面取得技术领先加上开展规模经济的市场战略，日本取代美国成为半导体记忆体输出大国。1989年，日本芯片在全球的市场占有率达53%，而美国仅37%。

图1：世界十大半导体公司销售额（单位：十亿美元）

　　1966年，美国通用仪器进入中国台湾市场，拉开了台湾电子代工业序幕。1977年，台湾工业技术研究院的3英寸晶圆试生产线早于韩国1年建成。1989年，台湾第一家专业DRAM生产厂成立，而后台湾企业发现在DRAM技术上无法与韩国三星、NEC竞争，便转型为代工厂。随着代工业的发展，以台积电纯晶圆代工厂的成立为标志，半导体产业的格局发生了IDM（垂直整合制造）向晶圆代工模式的转变。晶圆代工模式后来也成为促进内地半导体行业发展的新模式。
　　90年代以来，国际半导体领导者地位从日本转换到美国和韩国（图1）。1990年，全球前十大半导体公司中，日本占6家，NEC、东芝及日立高居前三，英特尔仅居第四，三星尚未进入。而2000年开始，英特尔跃居成为全球第一，三星上榜升至第四位，而日本三大之一的日立下滑较为严重。至2018年，前十半导体企业中多数为美国与韩国企业，日本唯有东芝居于第八。
　　通讯技术发展，使90年代后期美国经济呈现“两高”（高经济增长率、高生产增长率）和“两低”（低通货膨胀率、低失业率）的良好格局。各国由此均提出了加快信息化的举措，扶持网络经济发展。集成电路作为移动通信、计算机通信和数据传输等领域的底层产业，迎来发展机遇。
　　但1996年签订的《瓦森纳协定》，在半导体技术转移上将中国排除在外。这阻碍了中国从芯片设计、生产等多个领域获取国外的最新科学技术。
　　中国的集成电路产业在2000年以前的发展，可以分为三个阶段：创业期（1965-1978年）、探索前进期（1978-1989年）、重点建设期（1990-2000年）。1965年，中国的第一块硅基数字集成电路研制成功。1980年，中国第一条3英寸线在878厂投入运行。1990年，国务院实施908工程，1995年展开909工程，我国第一条8英寸生产线开始建设。在908及909工程中，先后建立了华晶、华虹两家核心国有企业。

　　90年代，国内半导体技术和产业规模仍处于发展初期，与国际领先水平相差超过20年。由于美国对中国的技术限制，国内既没有成型的专业半导体制造设备，也缺乏必要的先进制造业人才，同时资金匮乏。
　　面对发展的压力，1999年，全国集成电路“十五”战略规划研讨会提出行业扶持规划，计划花5年投资200亿元，以打造两条8英寸半导体生产线；同时寻找海外伙伴投资，设法突破技术封锁。
　　中芯国际以及张汝京，开始进军中国半导体行业。

2000-2004：逆境中创立，突破封锁

　　张汝京作为半导体行业的华人领军人物，先后有美国、中国台湾的工作经历。2000年4月，张汝京在开曼群岛设立了中芯国际，以此为平台募集资金，再以外商投资的身份在上海设厂。

图2：中芯国际IPO前的股权结构

图3：中芯国际IPO前的控股子公司

　　中芯国际创立前，大陸芯片企业大部分是IDM模式，与大型芯片制造商相比，规模小、工艺相对落后、运营效率较低。因此，中芯国际选择给大型IDM企业代工的模式，得以在市场中立足。 　　专业人才和设备是半导体制造发展的关键要素，为筹建中芯国际，张汝京从中国台湾带来了旧部，以及他掌握的先进集成电路制造设备和主流工艺技术。
　　由于受到《瓦森纳协定》的限制，中国芯片行业的技术升级困难重重。2000年最先进的是0.35-0.25um（微米）技术，0.13um技术刚开始量产，中芯国际开始着手0.18um设备的采购。
　　为解决资金匮乏的问题，除了中国政府背景的投资，中芯国际还引入外商投资，首期募资约10亿美元。募资完成后，中芯国际共计有16名股东，股权较为分散（图2、3）。

2004-2012：困境中前行，坚持技术升级

　　中芯国际发展中迎来的一大挑战，是2003年底开始的与台积电的诉讼。

图4： 中芯国际与台积电的诉讼历程

　　国际诉讼、行业不景、股权博弈、管理层动荡
　　由于大陆半导体企业受技术封锁，台积电把控潜在可观的内地市场。而中芯国际在大陆的设立发展以及上市对台积电造成竞争威胁，于是台积电发起诉讼，以制约中芯在大陆的发展（图4）。
　　张汝京创办中芯国际之初带走了一批原属于台积电的班底，且沿用了台积电的工厂运营模式，为诉讼的争端埋下了隐患。台积电多次借此起诉中芯国际侵犯其专利权及商业秘密，中芯国际因此承受财务损失及技术限制。

表1：中芯国际相关财务报表摘要及诉讼相关支出占比分析（百万美元）

图5：2003-2007年中芯国际季度利润与折旧

图6：中芯国际管理层变动

　　首次诉讼和解后，中芯国际与台积电达成互相授予对方专利权的协议，中芯国际需分6年支付1.75亿美元。自2005年起，前5年每年支付的3000万美元赔偿支出均占中芯国际研发支出的30%以上，削弱了公司的研发投入能力，降低了经营收入和净利润。而2009年第二次诉讼和解所引起的经济损失达到2亿美元及相当于8%的股权流出，占当年经营收入和利润的大约30%，是当年研发支出投入的约 2倍。同时，和解条款限制了中芯国际对于先进技术资料的使用，拖慢了公司发展的进程（表1）。
　　与此同时，半导体行业的景气度在2005年开始下降，使中芯国际亏损扩大。全球半导体销售额在2004年同比增速最高达到40%，但随后受库存修正和产能消化的影响出现颓势，2005年下半年至2008年上半年同比增速仅为个位数，2008下半年全球经济衰退时，更进入负增长区间，最高跌幅超过30%。
　　受全球半导体行業产能过剩及金融危机影响，中芯国际2004年后难以维持盈利。中芯国际在2006年第二季度曾经短暂盈利，但由于行业景气度下行态势持续，伴随着产能利用率的下降，第三季度又重现亏损。随后自2008年开始，受行业下行需求锐减的影响，中芯国际的产能利用率大幅下滑，在2018年下半年达到最低点，产能利用率不超过40%。
　　受销售额下降及资产减值影响，其2008及2009年度毛利均为负值，且经营亏损达到3.8亿和9.6亿美元（图5）。
　　此外，在诉讼纷争以及公司股东分散、财务目标不一致的压力下，中芯国际股权博弈激烈，管理层动荡，接连替换了三位CEO（图6）。
　　坚持产业升级
　　不过，中芯国际连续三任CEO仍能牢牢把握技术升级、管理与产能利用率提升的发展方向，为后来的扭亏为盈提供了基础。
　　第一任CEO张汝京作为中国台湾半导体专家，采用代工模式定位中芯国际的发展方向，在公司设立之后解决了设备、人才、技术进口、资金匮乏等问题，使中芯国际4年内成功上市并稳定发展，但半导体专利的诉讼问题以及平衡股东利益、带领公司盈利，仍然是中芯国际需要面对的艰难问题。
　　第二任CEO王宁国与首席运营官（COO）杨士宁、首席商务官（CBO）季克非建立了“铁三角”的管理模式。王宁国实施了组织精简、人员裁撤、资产压缩等举措，并且处理了张汝京时代投资的太阳能业务。再加上杨士宁在技术层面的提升，以及季克非在半导体行业全球性大复苏背景下获得大量订单，中芯国际2010年获得了历史性的全年盈利，销售收入也达到历史最高水平15亿美元。
　　后期受内部势力博弈的影响，王宁国和杨士宁先后离职，邱慈云作为早期参与中芯国际创立的高管成为第三任CEO。邱慈云采取减慢对最先进制程的追求、注重成熟工艺应用的战略，减少盲目扩张，保持已有的高产能利用率，同时更专注本土市场。对成熟工艺的深入发展以及对成本折旧的控制，使中芯国际随后从2012年开始持续盈利。
　　2004年到2008年以来，中芯国际大力在北京、上海、深圳各地建设8英寸及12英寸晶圆厂，上市4年间迅速拥有10座晶圆厂（含在建），以及协助政府管理运营成都、武汉两座晶圆厂；同时初步开拓下游领域，成立芯载滤色镜和微镜合营公司及测试封装合资公司（图7）。前期对市场的开拓，成为后期充分发展利用产能、拓展客户、扩展营收的保障。 　　资本支出逐年平缓，由快速扩张向稳定经营过渡。中芯国际前期投入资本主要用于晶圆厂的建设、产能扩充以及技术研发。2004年公司资本支出达到最高点，为销售额2倍。自2005年起，受资金限制，其资本投入较大幅下降，但仍维持在当年营收的50%以上。2008年，受经济萧条影响，中芯国际通过收紧资本开支，努力提高盈利以改善资产负债状况。公司扩张建设投入于2009年达到低点，仅为1.9亿美元，较2008年减少约72%。随后，其资金投入回稳，将重心从工厂生产线扩张转移到优化产能利用率之上。

图7： 2004-2008中芯国际各地工厂及生产线建设情况

　　技术迭代加快，2012年实现45nm（纳米）量产。2006年至2010年4年间实现90nm至65nm工艺芯片的量产后，中芯国际自2010年开始加快研发速度，仅用两年时间于2012年实现45nm技术的量产。同时，试产至量产进展迅速，新技术迅速获得市场份额。
　　0.15-0.18um贡献主要收入，最新制程技术取得营收迅速。在中芯国际，0.18/0.15um始终维持40%左右营收。0.18 um工艺技术主要包括逻辑、混合信号/射频、高压、BCD、带电可擦除只读存储器以及OTP等。中芯国际在智能卡和消费电子产品以及部分汽车、工业产品上占据着较大的市场份额。成熟制程进展方面，从90nm到65nm再到45nm的技术发展，实现了更广泛的个人消费电子产品的应用，得以加速扩展国内消费电子市场。
　　研发支出投入逐渐加大，2008-2009年取得较大跃升。受行业景气度下降影响，中芯国际通过减少外部扩张、增大内部研发的方式来维持公司稳定发展。2009年，其成功与多家公司合作推出多种90nm设计流程及芯片技术，并在45nm芯片技术上取得较大突破。研发投入在2009年以后维持在1.9亿美元左右，虽受金融危机影响，2009年营收较大幅下滑，但公司仍维持高质量的研发投入。
　　分散股权护航发展方向
　　此外，为应对股东大唐电信控制公司的目的，中芯国际引入新股东中投国际进行平衡，护航发展方向。
　　由于经济危机引起行业下行，2008年存储芯片价格崩盘，中芯国际深陷亏损困局，急需补充资本。2008年11月，央企大唐控股入股中芯国际，取代上海实业成为第一大股东。受全球股市暴跌影响，大唐控股最终以1.76亿美元获得了中芯国际16.6%股份，成为最大股东。
　　大唐控股跟中芯国际同处产业链上下游，其入股中芯国际不仅充当财务投资人，同时有在经营层面控制中芯国际的意图。
　　中芯国际向台积电“割股赔款”寻求和解前，两大股东是大唐控股和上海实业，分别持股16.53%、10.07%。经过台积电起诉中芯国际侵犯专利权事项后，台积电入股，成为中芯国际的第二大股东，但并没有董事名额，对中芯人事变更影响不大，主要压力仍来自大唐控股（表2）。
　　为防止大唐控股作为第一大股东在经营上实现控制，影响公司未来的发展方向，2011年4月，中芯国际引入中国国家主权基金性质的中投公司注资2.5亿美元，持股11.28%。大唐控股为守住第一大股东的地位，额外注资1.02亿美元，使其股份占比提高至19.43%，依然占据第一大股东地位。
　　上海实业、大唐控股以及中投集团均为国有性质股东，2008-2011年间多次注资入股之后，国有股的占比从刚刚设立时的10%左右提高到超过35%，这有助于中芯国际产业升级而持续进行庞大的投资。
　　扭亏为盈：需求端拓宽，供应端垂直整合
　　隨着全球回暖、行业萧条得以控制，中芯国际2010年产能利用率以及销售收益得到大幅改善。由于在经济危机期间维持研发投入的稳定增长以及进行资产精简和产品组合扩充，中芯国际在半导体行业下行和经济萧条的挑战之后开始崭露头角，开启盈利趋势，2010年实现经营收入4345万美元。
　　2010年，全球半导体业呈现高增长态势，各IDM公司释放大量成熟技术制程代工需求，使得半导体代工产业增长率高于整个半导体产业的增长率。同时基于国内“十二五”规划的开展，国务院从多方面发布集成电路产业发展的政策，宏观环境的利好促使中芯国际发展加速。2010年，其总收入较上年增长45%，在库存暂时性调整以后，2012年收入继续恢复稳定上涨态势（图8、9）。

表2：2004-2012年中芯国际主要股东结构变化

图8：2004-2012年中芯国际销售收入

图9： 2004-2012年中芯国际全球客户数量变化

　　从收入的地区来源看，美国营收稳步上升，亚太区实现较大增长，欧洲区大幅下降。中芯国际北美客户主要为IDM及Fabless（无生产线设计公司）企业，对通讯产品如移动电话等、网络及WLAN应用产品的需求强劲。国内客户则主要集中在消费及通讯产品如数码电视、MP3、MP4播放器、移动电话等方面。随着国内经济发展及智能产品普及，用户对消费产品的需求大量上升，亚太区的销售收入呈现大幅增长。由于中芯国际自2008年开始逐渐退出DRAM存储业务，来自欧洲客户的收益于2008年大幅减少。 　　中芯国际基于晶圆代工模式，在掩模版、封测以及图像传感器方面展开了产业链垂直整合。2004年与日本凸版印刷公司合资成立Toppan SMIC Electronics，制造CMOS 图像传感器的滤色镜及微型镜头，广泛用于手机相机、数码静态摄影机，以及汽车等消费电子领域。2006年与联合科技（UATC）合资成立测试封装厂，通过衔接产业链下游提供一站式服务。通过将晶圆代工模式和纵向业务模式结合起来，中芯国际的业务广度不断扩大。
　　2005年，中芯国际与Saifun Technologies共同研制NAND快闪产品，用于无线电话听筒的可卸除储存器，快速打入电子消费品市场。应对尖端技术增长需求，2007年，中芯国际向Spanion收购65nm MirrorBit技术应用于300mm晶圆代工业务，使其可以在特定闪存市场制造销售90nm和65nm产品。同时，中芯国际与IBM签订45nm Bulk CMOS技术许可协议，加速成熟逻辑工艺的发展，吸引更多一线顾客。2008年，中芯国际与大唐电信科技合作，加大在移动电信市场的份额。2010年，中芯国际与Synopsys合作研发65nm及40nm低漏电工艺技术，及与ARM合作发展系统芯片SoC技术，开发ARM领先物理IP库平台，加快技术发展。
　　通过广泛的战略合作，中芯国际快速发展先进技术，增加消费电子及通讯市场份额。中芯国际的全球合作客户数量从2004年的161个提高到2012年的701个，年复合增长率达到20.19%。2004年仅与约50家国内Fabless合作，而到2005年，中芯国际新增55个中国大陆客户，迅速成长为世界第三大代工厂，占中国五成代工业务。
　　随后，其通过向高通公司提供电源管理芯片服务，向大唐提供无线电通讯SCDMA技术服务等，快速在国内外市场打出名气。至2012年，中芯国际与75%的中国本土设计公司达成代工合作，国内客户数量相比客户总量占比过半。
　　2006年及以前，中芯国际营收占比最大客户群体主要为IDM，2006年约占50%，超过芯片设计公司的41%。由于IDM模式难度大，芯片设计公司数量开始大幅增长，且中芯国际每年新增客户均主要为本土设计公司，与国内Fabless合作的增加使得芯片设计公司贡献的营收逐渐提高。Fabless公司已取代IDM成为中芯国际主要营收来源。

2012-2019：开拓创新，把握“国产替代”大机遇

　　中国IC市场规模广阔，国产供应占比小，给中芯国际提供了巨大的营收增长空间。
　　中国集成电路2005年消耗量为408亿美元，为世界最大地区集成电路市场，2006、2007年分别达到584亿和750亿美元，2000年以来年复合增长率为33%，2010年以来达到 15%，始终保持可观增长。
　　另一方面，中国集成电路需求与国内供应的差距持续扩大。2005年国内集成电路需求的国产供应比例少于5%，2006年少于7%，本地供求差距接近380亿美元，未来国产替代空间很大。
　　受惠国产IC设计公司发展，本土IC制造产业规模增长可期
　　集成电路产业包括设计、制造、封装环节，产值增速稳定，其中，IC设计业收入占比提升快。2016年，芯片设计业收入保持高增长，达到1644.3 亿元，同比增长20.1%，其收入规模首次超过封测，成为我国集成电路产业中的第一大行业。
　　IC设计在整个集成电路行业具有附加值高、技术含量高等特点，是实现功能的核心。同时，其毛利较高，因此，发达国家趋于掌控垄断地位。相比全球IC设计产值占比56%、封测行业占比19%，我国仍有较大差距，2016年IC设计产值占比仅为37.93%，仍有大量产值集中在技术含量较低的制造和封测环节，未来仍有较大转型空间。
　　大基金注资，政府扶持力度持续加大
　　2014年，由于中芯国际分别向大唐电信和中投公司发行零息可换股债券，使权益总额增加，上海实业股权占比被稀释小于5%，未于年报中显示。2015年，国家集成电路产业投资基金股份有限公司（简称“大基金”）进入中芯国际，大基金一期投入公司起到扶持作用，为下一步扩张并购整合产业链提供了雄厚的资本后盾。
　　2016年，清华大学看好中芯国际未来发展潜力，透过紫光集团，以财务投资人身份入股。同时，黑石（BlackRock）看好大陆集成电路行业发展前景，入股中芯，占股7.47%。2018年，中国华馨投资由于与大唐控股存在协议而间接持股中芯国际，中芯国际的主要股东仍为大唐电信、大基金以及紫光集团，其股权占比分别为19.48%、19.45%、7.3%（表3）。

表3：2013-2018年中芯國际股权结构变化

图10： 2013-2019年中芯国际生产线及厂房建设

　　产能稳健扩张，多地12寸生产线建设持续推进
　　中芯国际近几年持续兴建高端制程生产线。自2013年开始，中芯国际分别在北京、上海和深圳开工新建12英寸生产线，以满足日益增长的尖端产品需求，同时收购意大利工厂及扩建天津8英寸生产线，保持成熟工艺的营收提升。
　　目前，中芯国际在全球一共6家代工厂，在上海和北京各有一座300mm（12英寸）晶圆厂，另控股一家北京12英寸晶圆厂；在上海、天津和深圳各有一座有200mm（8英寸）晶圆厂（图10）。 　　战略合作长电科技，“代工+封测”协同作战
　　中芯国际与长电科技合资设立的中芯长电，专注于12寸凸块、封装技术和测试业务。2014年8月，中芯国际和江苏长电科技股份有限公司在江阴合资设立中芯长电半导体有限公司，提供铜柱凸块、焊锡凸块、晶圆级尺寸封装、扇出型封装等业务，大力完善中段及后端生产链。中芯长电成为近几年高通唯一新引入的中段硅片凸块加工制造供应商。
　　2016年，长电科技通过向大基金及中芯国际发行股票进行重组，中芯国际成为长电科技第一大股东，形成中芯国际（制造）——中芯长电（中段Bumping）——长电科技（封测）垂直整合链条。中芯国际自此涵盖全系列的芯片测试，芯片凸块服务、封装和最终测试服务，深化芯片制造封测领域垂直整合。
　　攻克28nm技术，14nm于2019年底量产
　　中芯国际技术制程正稳步进展，逐步构建完成相对完整的代工制造平台。
　　从产品看，中芯国际目前可提供的技术包括28nm（2015年量产）、40/45nm（2013年量产）、55nm（2012年量产）/65nm（2010年量产）先进逻辑技术和90nm（2006年量产）、0.13/0.11um、0.15/0.18um、0.25um、0.35um成熟制程以及非挥发性存储器、模拟/电源管理、LCD驱动IC、CMOS-MEMS等产品线。
　　2015年，中芯成为大陆第一家为高通提供28nm PolySion制程服务的纯晶圆代工厂，接着与华为、高通和IMEC签订协议，共同开发合作研发14nm FinFET工艺。2016年完成28nm HKMG制程（表4）。
　　在28nm阶段，公司完成HKC技术研发并开始客户导入工作。第二代28HKMG平台28HKC+，相比第一代技术功能改善15%并节省能源25%，于2019年规模生产。公司已完成14nm FinFET技術研发并开始客户导入，在2019年末开始风险生产。光罩制造方面，公司同步开发出14nm级光罩，可提供14nm光罩制造服务。
　　作为大陆晶圆代工龙头，向全球第一梯队迈进
　　从下游应用领域来看，2013-2019年，公司营收主要集中在通讯和消费电子行业，通讯行业近几年占比略高，2018年达到41.2%，其次为消费行业，占比34.4%。
　　从销售地域来看，中国地区营收占比自2014年开始赶超美国，并逐渐拉大差距。2018年亚洲地区营收占比达到59.1%，显著高于美国的31.6%。
　　从制程结构来看，成熟制程0.15/0.18um产品产销居首位，先进制程28nm稳步发展；0.15/0.18um仍占主要营收份额40%左右，0.25/0.35um市场份额低于5%，40nm-65nm均占据20%左右份额。
　　根据The Information Network的数据，2020年一季度，台积电的全球市场份额约为54.1%，占据晶圆代工市场过半，远超第二名三星的15.9%。中芯国际属于次于台积电和三星的第二梯队（包括格芯、联电、中芯）。中芯国际2020年一季度市场份额约为4.5%。规模最大叠加制程领先，中芯稳坐大陆晶圆代工龙头（图11）。

表4：2013-2020年主要芯片企业技术发展情况

图11： 2020年一季度全球前5大晶圆代工厂市占率

　　2020年堪称中芯国际的拐点之年，随着公司开启新一轮资本开支计划，成熟制程市占率有望在未来 5 年内持续提高， FinFET 工艺也将度过 3k 到 15k的重要爬坡期，中芯国际有望加速成长。2020年12月31日，随着蒋尚义回归引起的人事动荡暂告一段落，曾经请辞的梁孟松仍留任联席CEO，预计蒋尚义将继续推进中芯国际的先进封装与小芯片研发。另一方面，美国将中芯国际纳入实体名单，相比之下，这才构成更严峻的威胁。中芯能否逐渐成为世界一流IC制造商，让我们拭目以待。