3nm/5nm制程狂奔之下,再回首28nm方兴未艾

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  • 发布时间:2020-10-16 14:46

星辉平台报道,最近,苹果公司第二次秋季发布会再次刷屏媒体圈,其中早已在发布会上亮相的苹果公司自研全球第一台基于台积电5nm工艺制程A14处理器,再次现身;

与此同时,去年9月,NVIDIA发布了基于三星8nm工艺制程的NVIDIA30系显卡;随后三星发布了基于自家8nm工艺制程的980ProPCIe4.0固态硬盘;国庆节过后,AMD公司发布了基于7nm工艺制程的Zen3架构的锐龙5000系列CPU;

就在不久之前,台积电宣布将在2021年开始3nm工艺的风险试生产。

在8nm,7nm,5nm...品牌大厂的耳濡目染中,很容易让人产生一种错觉,那就是,所有的半导体厂商都在疯狂研发先进工艺,或者说,这才是半导体工业的绝对主流。

018年半导体行业主流

可是,事实真的如此吗?回答当然是否定的。3nm/5nm这样的工艺制程,在庞大的半导体产业中,正如产业大厦中最耀眼最耀眼的塔尖,极端绚丽却注定只为少数人所拥有;而塔尖下的28nm,正是芸芸众生的依靠,也是半导体产业大厦的根基。

接下来,我将从成本、工艺难度和市场规模等维度进行剖析,事实上,在半导体工艺发展到今天,行业习惯将28nm以下的工艺称为成熟工艺,14nm/10nm/8nm及更尖端的工艺称为先进工艺,而28nm以上工艺被称为成熟工艺,28nm规格更是成熟工艺中的绝对代表工艺。

成本/性能之争02先进制程与成熟制程。

与其他所有行业一样,半导体行业要求严格控制成本和性能之间的关系,从而使买卖双方保持一个相对平衡的区间和生态;特别是对那些投入百亿美元以上的晶圆厂来说,制造过程的成本和性能比,是生产运行的关键。

由于当前的设计成本越来越高,只有少数客户能够负担得起转向更高级的节点。据统计,在16nm/14nm芯片上进行IC设计平均需要花费8000万美元,而在28nm体硅设备上花费3000万美元,而设计7nm芯片需要花费2.71亿美元。

目前,硅片工艺处于先进与成熟工艺的28nm制程节点上,是全行业成本性能控制无疑的最佳工艺。与40nm以下的制程相比,28nm制程在功耗设计、频率控制、性能稳定性等方面具有明显优势;而14nm以下的制程,由于良品率过低,研发成本不断增加,而这一综合成本,几乎抵消了先进制程所带来的性能价格优势。

从整体上看,兼顾性能与成本的28纳米可以说是目前晶片生产工艺中性价比最高、主流工艺。

03年成熟的28纳米大玩家。

以28nm工艺制程为基础,较好地保持了性能与成本之间的平衡,同时在应用场景上能满足大多数中端市场的需求,目前世界上几乎主流的晶圆生产厂商都在承接28nm工艺的需求,同时也是新进入晶圆厂学习模仿、能快速切入产业链的关键工艺。

现在,包括台积电、GF(格芯)、联电、三星、中芯国际、联发科以及华虹旗下的华力微电子等多家国内外Fab厂,都有能力研发和生产基于28纳米工艺的晶片。而更重要的是,为了进一步巩固28nm工艺的市场份额,联电几乎完全放弃了14nm先进工艺制程的研发和投资,可见28nm成熟工艺的市场价值。

而众所周知的中芯国际,更是将其旗下的两条支持28nm工艺生产的生产线放在了首都北京的北方晶圆厂。

即使对台积电来说,28nm制程也更具里程碑意义,在2011年首次投入市场后的一年内,28nm的营收占营收的比重从2%上升到22%。

怎样看待28nm先进制程和成熟工艺?

事实上,以28nm工艺为代表的成熟工艺在未来一段时间内,仍将是众多厂商维持利润,参与半导体先进工艺研发的基础;至于先进工艺研发,则受研发成本、技术难度及潜在客源的双重压力,终将属于少数顶尖Fab工厂的竞争。

把目光放回国内,对于姗姗学步的国内晶圆厂来说,背靠国内不断增长的半导体消费需求,一方面需要坚持完善28nm乃至40nm等价格低廉的成熟工艺,强化供应链,实现自生造血,从而在竞争的半导体赛道上与领先集团并驾齐驱;另一方面,积极参与先进工艺的研发与制造,充分利用国内半导体消费需求井喷的契机,迅速把技术落地,快速量产。

在半导体晶圆工艺不断接近极值、业界先发制人的技术优势不断被削弱的情况下,作为后来者的国产晶圆厂商,迎来了弯道超车的历史机遇,两条道路同步前进,半导体国产化,未来可期。