半导体连接器✿✿◈。半导体产业链✿✿◈。半导体行业招聘✿✿◈,目前✿✿◈,已经量产的主流先进半导体制程工艺已经来到了7nm✿✿◈,明年✿✿◈,5nm也将量产✿✿◈。而从制程工艺的发展情况来看✿✿◈,一般是以28nm为分水岭美艳都市✿✿◈,来区分先进制程和传统制程ballbet贝博体育app下载✿✿◈。下面✿✿◈,就来梳理一下业界主流先进制程工艺的发展情况美艳都市✿✿◈。
由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义✿✿◈,所以20nm以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志✿✿◈,而28nm作为最具性价比的制程工艺✿✿◈,具有很长的生命周期✿✿◈。
在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✿✿◈。据Gartner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✿✿◈。IBS的数据显示✿✿◈:28nm体硅器件的设计成本大致在5130万美元左右ballbet贝博体育app下载✿✿◈,而7nm芯片需要2.98亿美元✿✿◈。对于多数客户而言✿✿◈,转向16nm/14nm的FinFET制程太昂贵了✿✿◈。
就单位芯片成本而言✿✿◈,28nm优势明显✿✿◈,将保持较长生命周期✿✿◈。一方面✿✿◈,相较于40nm及更早期制程✿✿◈,28nm工艺在频率调节✿✿◈、功耗控制✿✿◈、散热管理和尺寸压缩方面具有明显优势✿✿◈。另一方面✿✿◈,由于16nm/14nm及更先进制程采用FinFET技术✿✿◈,维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大✿✿◈,每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程的✿✿◈。
28nm处于32nm和22nm之间✿✿◈,业界在更早的45nm阶段引入了high-k值绝缘层/金属栅极(HKMG)工艺ballbet贝博体育app下载✿✿◈,在32nm处引入了第二代 high-k 绝缘层/金属栅工艺✿✿◈,这些为28nm的逐步成熟打下了基础✿✿◈。而在之后的先进工艺方面✿✿◈,从22nm开始采用FinFET(鳍式场效应晶体管)等✿✿◈。可见✿✿◈,28nm正好处于制程过渡的关键点上✿✿◈,这也是其性价比高的一个重要原因✿✿◈。
目前美艳都市✿✿◈,行业内的28nm制程主要在台积电✿✿◈,GF(格芯)✿✿◈,联电✿✿◈,三星和中芯国际这5家之间竞争✿✿◈,另外✿✿◈,2018年底宣布量产联发科28nm芯片的华虹旗下的华力微电子也开始加入竞争行列✿✿◈。
虽然高端市场会被 7nm✿✿◈、10nm以及14nm/16nm工艺占据✿✿◈,但40nm✿✿◈、28nm等并不会退出✿✿◈。如28nm~16nm工艺现在仍然是台积电营收的重要组成部分✿✿◈,特别是在中国大陆建设的代工厂✿✿◈,就是以16nm为主✿✿◈。中芯国际则在持续提高28nm良率✿✿◈。
14nm制程主要用于中高端AP/SoC✿✿◈、GPU✿✿◈、矿机ASIC✿✿◈、FPGA✿✿◈、汽车半导体等制造✿✿◈。对于各厂商而言✿✿◈,该制程也是收入的主要来源✿✿◈,特别是英特尔✿✿◈,14nm是其目前的主要制程工艺✿✿◈,以该公司的体量而言✿✿◈,其带来的收入可想而知✿✿◈。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说✿✿◈,特别是中芯国际和华虹✿✿◈,正在开发14nm制程技术✿✿◈,距离量产时间也不远了✿✿◈。
目前来看✿✿◈,具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家✿✿◈,分别是✿✿◈:英特尔✿✿◈、台积电✿✿◈、三星✿✿◈、格芯✿✿◈、联电✿✿◈、中芯国际和华虹✿✿◈。
同为14nm制程✿✿◈,由于英特尔严格追求摩尔定律✿✿◈,因此其制程的水平和严谨度是最高的✿✿◈,就目前已发布的技术来看✿✿◈,英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级✿✿◈。
然而✿✿◈,英特尔公司自己的14nm产能已经满载✿✿◈,因此✿✿◈,该公司投入15亿美元✿✿◈,用于扩大14nm产能✿✿◈,预计可在今年第3季度增加产出✿✿◈。其14nm制程芯片主要在美国亚利桑那州及俄勒冈的D1X晶圆厂生产美艳都市✿✿◈,海外14nm晶圆厂是位于爱尔兰的Fab 24✿✿◈,目前还在升级14nm工艺✿✿◈。
三星方面✿✿◈,该公司于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程✿✿◈,先后为苹果和高通代工过高端手机处理器✿✿◈。目前来看✿✿◈,其14nm产能市场占有率仅次于英特尔和台积电✿✿◈。
台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程✿✿◈。与三星和英特尔相比✿✿◈,尽管它们的节点命名有所不同✿✿◈,三星和英特尔是14nm✿✿◈,台积电是16nm✿✿◈,但在实际制程工艺水平上处于同一世代✿✿◈。
格芯制定了两条工艺路线图✿✿◈:一是FinFET✿✿◈,这方面✿✿◈,该公司有14LPP和新的12LPP(14LPP到7LP的过渡版本)✿✿◈;二是FD-SOI✿✿◈,格芯目前在产的是22FDX✿✿◈,当客户需要时✿✿◈,还会发布12FDX✿✿◈。
联电方面✿✿◈,其14nm制程占比只有3%左右✿✿◈,并不是其主力产线✿✿◈。这与该公司的发展策略直接相关✿✿◈,联电重点发展特殊工艺✿✿◈,无论是8吋厂✿✿◈,还是12吋厂✿✿◈,该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上✿✿◈。
中芯国际方面✿✿◈,其14nm FinFET已进入客户试验阶段✿✿◈,2019年第二季在上海工厂投入新设备✿✿◈,规划下半年进入量产阶段✿✿◈,未来✿✿◈,其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商✿✿◈。据悉✿✿◈,2019年✿✿◈,中芯国际的资本支出由2018年的18亿美元提升到了22亿美元✿✿◈。
华力微电子方面✿✿◈,在年初的SEMICON China 2019先进制造论坛上✿✿◈,该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示✿✿◈,华力微电子今年年底将量产28nm HKC+工艺✿✿◈,2020年底将量产14nm FinFET工艺✿✿◈。
从目前的晶圆代工市场来看✿✿◈,具备12nm制程技术能力的厂商很少ballbet贝博体育app下载✿✿◈,主要有台积电✿✿◈、格芯✿✿◈、三星和联电✿✿◈。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发✿✿◈。因此✿✿◈,目前来看✿✿◈,全球晶圆代工市场✿✿◈,12nm的主要玩家就是台积电✿✿◈、格芯和三星这三家✿✿◈。
台积电的16nm制程经历了16nm FinFET✿✿◈、16FF+和16FFC三代✿✿◈,之后进入了第四代16nm制程技术✿✿◈,此时✿✿◈,台积电改变策略✿✿◈,推出了改版制程✿✿◈,也就是12nm技术✿✿◈,用以吸引更多客户订单ballbet贝博体育app下载✿✿◈,从而提升12吋晶圆厂的产能利用率✿✿◈。因此✿✿◈,台积电的12nm制程就是其第四代16nm技术✿✿◈。
格芯于2018年宣布退出10nm及更先进制程的研发✿✿◈,这样✿✿◈,该公司的最先进制程就是12nm了✿✿◈。该公司是分两条腿走路的✿✿◈,即FinFET和FD-SOI✿✿◈,这也充分体现在了12nm制程上✿✿◈,在FinFET方面✿✿◈,该公司有12LP技术✿✿◈,而在FD-SOI方面✿✿◈,有12FDX✿✿◈。12LP主要针对人工智能✿✿◈、虚拟现实✿✿◈、智能手机✿✿◈、网络基础设施等应用✿✿◈,利用了格芯在纽约萨拉托加县Fab 8的专业技术✿✿◈,该工厂自2016年初以来✿✿◈,一直在大规模量产格芯的14nm FinFET产品✿✿◈。
由于许多连接设备既需要高度集成✿✿◈,又要求具有更灵活的性能和功耗✿✿◈,而这是FinFET难以实现的✿✿◈,12FDX则提供了一种替代路径✿✿◈,可以实现比FinFET产品功耗更低✿✿◈、成本更低✿✿◈、射频集成更优✿✿◈。
三星方面✿✿◈,其晶圆代工路线nm LPP美艳都市✿✿◈。不过✿✿◈,三星的11 LPP和格芯的12nm LP其实是“师出同门”✿✿◈,都是对三星14nm改良的产物✿✿◈,晶体管密度变化不大✿✿◈,效能则有所增加✿✿◈。因此✿✿◈,格芯的12nm LP与三星的12nm制程有非常多的共同之处✿✿◈,这可能也是AMD找三星代工12nm产品的原因之一✿✿◈。
中芯国际方面✿✿◈,不仅14nm FinFET制程已进入客户风险量产阶段✿✿◈,而且在2019年第一季度✿✿◈,其12nm制程工艺开发进入客户导入阶段✿✿◈,第二代FinFET N+1研发取得突破✿✿◈,进度超过预期✿✿◈,同时✿✿◈,上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成✿✿◈,进入产能布建阶段✿✿◈。这意味着用不了多久✿✿◈,一个新的12nm制程玩家将杀入战团✿✿◈。
总的来说✿✿◈,台积电还是领先的✿✿◈,其典型产品就是2017年为苹果代工的A11处理器✿✿◈。而三星也紧跟步伐美艳都市✿✿◈,在10nm这个点美艳都市✿✿◈,双方的进度相差不大✿✿◈,但总体水平✿✿◈,台积电仍然略胜一筹✿✿◈。
今年✿✿◈,英特尔的老对手AMD打起了翻身仗✿✿◈,凭借台积电代工的7nm锐龙3000系列处理器✿✿◈,让AMD在CPU处理器的制程工艺上首次超越了英特尔✿✿◈。
而目前✿✿◈,英特尔的主流制程是14nm✿✿◈,不过✿✿◈,前不久传来消息✿✿◈,经过多年的攻关✿✿◈,该公司终于解决了10nm工艺的技术难题✿✿◈,已经开始量产✿✿◈。
不过✿✿◈,英特尔对制程节点的严谨追求是很值得称道的✿✿◈,从具体的性能指标✿✿◈,特别是PPA和晶体管密度来看✿✿◈,英特尔的10nm比台积电的10nm有优势✿✿◈。
在7nm✿✿◈,目前只有台积电和三星两家了✿✿◈,而且三星的量产时间相对于台积电明显滞后✿✿◈,这让三星不得不越过7nm✿✿◈,直接上7nm EUV✿✿◈,这使得像苹果✿✿◈、华为✿✿◈、AMD✿✿◈、英伟达这样的7nm制程大客户订单✿✿◈,几乎都被台积电抢走了✿✿◈。在这种先发优势下✿✿◈,台积电的7nm产能已经有些应接不暇✿✿◈。而在7nm EUV量产方面✿✿◈,台积电也领先了一步✿✿◈,代工的华为麒麟990已经商用✿✿◈,三星7nm EUV代工的高通新一代处理器也在生产当中✿✿◈,估计很快就会面市了✿✿◈。
英特尔方面✿✿◈,在10nm之后✿✿◈,该公司称会在2021年推出7nm工艺✿✿◈,据悉✿✿◈,其7nm工艺已经走上正轨✿✿◈,功耗及性能看起来都非常好✿✿◈,根据之前的消息✿✿◈,7nm工艺会在2021年的数据中心GPU上首发✿✿◈。