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3nm/5nm制程狂奔之下,再回首28nm方兴未艾

2020/10/16 11:17:53 人评论

近日,苹果公司第二场秋季发布会的消息再次刷爆媒体圈,其中已然在首场发布会亮相的苹果自研全球首款基于台积电5nm工艺制程A14处理器,再次现身;

近日,苹果公司第二场秋季发布会的消息再次刷爆媒体圈,其中已然在首场发布会亮相的苹果自研全球首款基于台积电5nm工艺制程A14处理器,再次现身;

同时,在过去的9月,NVIDIA发布了基于三星8nm工艺制程的NVIDIA 30系显卡;紧接着三星发布了旗下基于自家8nm工艺制程的980 Pro PCIe 4.0固态硬盘;国庆刚过,AMD旗下基于7nm工艺(大概率是台积电)制程Zen3架构的锐龙5000系列CPU发布;

甚至,不久前台积电宣布,将于2021年开始风险试产3nm工艺制程。

8nm、7nm、5nm....在品牌大厂的耳濡目染之中,极易让我们产生一丝错觉,即所有半导体厂商都在疯狂研发先进制程,或者说先进制程才是半导体产业的绝对主流。

01 半导体产业的主流?

然而,事实真的是这样吗?答案,自然是否定的。在体量巨大的半导体产业,3nm/5nm这种狂奔和刷新产业性能的顶级工艺制程,如同产业大厦上最高最炫目的那一个塔尖,极度绚丽多彩却注定只能是少数人拥有;而塔尖之下的28nm才是芸芸众生的依靠,才是半导体产业大厦的基础。

28nm工艺制程 半导体产业的主流

下面,笔者将从成本、工艺难度以及市场体量等维度展开剖析,实际上在半导体工艺发展到今天,业界习惯将28nm以内,诸如14nm/10nm/8nm以及更加尖端的工艺称之为先进制程,至于超过28nm以及包括28nm工艺,则统称为成熟工艺,其中28nm规格更是成熟工艺中的绝对代表工艺。

02 先进制程和成熟工艺的成本/性能之争

半导体产业,和其他所有的产业相同,需要严格控制成本和性能的关系,从而让买方和卖方保持一个相对平衡区间和生态;尤其是对于动辄投资超过百亿美元的晶圆厂而言,制造工艺的成本和性能比,是运转的关键。

在目前设计成本不断上升的情况下,只有少数客户能负担得起转向高级节点的费用。根据统计,16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元,而28nm体硅制程器件约为3000万美元,设计7nm芯片则需要2.71亿美元。

晶圆绝对霸主 台积电

时下,晶圆工艺处于先进制程和成熟工艺结合点的28nm制程,是整个产业毋庸置疑的成本性能控制最好的工艺。对比于40nm甚至更加落后的制程而言,28nm在功耗设计、频率控制、性能稳定等方面具有明显优势;至于14nm及更先进制程,良品率过低、研发成本不断加码等方面累计起来的综合成本,几乎抵消了先进制程带来的性能价格优势。

全面来看,平衡了性能和成本的28nm可以说是目前晶圆工艺中最具性价比和最为主流的工艺了。

03 成熟工艺28nm的主要玩家

基于28nm工艺制程能够较为完美的维持性能和成本的平衡,同时在应用场景上能够满足大部分中端市场的需求,几乎全球主流的晶圆厂商都在承接28nm工艺的晶圆需求,同时也是新进晶圆厂学习模仿,能够快速切入产业链的关键工艺。

目前,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众多国内外Fab厂能够研发和生产基于28nm工艺的晶圆芯片。其中,更有甚者例如联电,为了进一步巩固28nm工艺的市场份额,几乎完全放弃了先进工艺制程14nm的研发和投入,可见28nm成熟工艺的市场价值。

28nm工艺是中芯国际的重要业务

至于我们熟知的中芯国际,更是将旗下两座支持28nm工艺制程生产线放置在位于首都北京的北方晶圆工厂。

甚至对于台积电而言,28nm制程更是具有里程碑意义,在2011年首次投入量产后,28nm营收占比,仅仅用了一年时间就从2%爬升到了22%份额。

04 如何看待先进制程和28nm的成熟工艺

其实,一句话,以28nm工艺为代表的成熟工艺在未来的一段时间内,还将是众多厂商维系利润,参与半导体先进工艺研发的基础;至于先进制程,受制于研发成本、技术难度和潜在客源的双重压力,终将属于少数顶尖Fab厂之间的竞争。

两条路并行

将视野拉回到国内,对于姗姗学步的国内晶圆厂而言,背靠国内不断涌现的半导体消费需求,一方面需要坚持完善28nm乃至40nm等性价比奇高的成熟工艺,加紧完善供应链,实现自我造血,从而在竞争激烈的半导体赛道上紧跟领先集团;另一方面,积极参与先进工艺的研发和制造,充分利用国内井喷的半导体消费需求,快速将技术落地,快速量产。

随着半导体晶圆工艺不断逼近极值,行业内技术的先发优势不断被削减,作为后来者的国产晶圆厂商,迎来了弯道超车的历史机遇,两条路同步走,半导体国产化,未来可期。


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