2018年,對(duì)中國(guó)的集成電路而言,是不平靜、也是不平凡的一年。有中美貿(mào)易戰(zhàn)爆發(fā)的震驚和思考,也有AI和5G等推進(jìn)的振奮和憧憬;有芯片業(yè)的緊迫和焦灼,也有社會(huì)力量和資本的關(guān)注和熱捧!
摩爾定律正在逐漸放緩,想要遵循摩爾定律就需要投入越來越高的成本,這也使得愿意向12nm以下前進(jìn)的客戶越來越少。
從目前來看,采用12nm節(jié)點(diǎn)以下技術(shù)的主要客戶還集中在智能手機(jī)等少數(shù)領(lǐng)域,各大晶圓廠在先進(jìn)制程上的布局都有所變化。集微網(wǎng)將介紹2018年以來各大晶圓廠先進(jìn)制程的進(jìn)展,以及對(duì)于未來的展望。
臺(tái)積電:7nm占比穩(wěn)步提升,5nm將試產(chǎn)
在7nm技術(shù)路線的選擇上,全球最大芯片代工企業(yè)臺(tái)積電務(wù)實(shí)地在第一代放棄EUV(極紫外光刻),同時(shí)上馬整合扇出封裝技術(shù)提升可靠度,最終使得自己的進(jìn)度超越三星,從而贏下包括華為、AMD、蘋果等一眾關(guān)鍵客戶。
2018年4月,臺(tái)積電表示,該公司將開始生產(chǎn)7nm處理器。6月,根據(jù)供應(yīng)鏈消息,臺(tái)積電著手將其7nm制程工藝擴(kuò)大到大規(guī)模生產(chǎn),從而能夠滿足客戶對(duì)其需求。
臺(tái)積電第三季度財(cái)報(bào)顯示,7nm制程營(yíng)收已占晶圓銷售金額的11%。在7nm制程營(yíng)收上揚(yáng)的同時(shí),臺(tái)積電的第二代7nm工藝(CLNFF+/N7+)也在下半年成功流片,相較于第一代7nmDUV,第二代7nmEUV能將晶體管密度提升20%,同等頻率下功耗可降低6-12%。
臺(tái)積電總裁魏哲家表示,采用EUV設(shè)備的第二代7nm產(chǎn)品進(jìn)度依預(yù)期會(huì)在2019年量產(chǎn),客戶大量采用預(yù)估則落在2020年。
另外,在臺(tái)積電積極發(fā)展的第2代采用EUV技術(shù)的7nm制程開始進(jìn)行投片同時(shí),最新一代全程采用EUV技術(shù)的5nm制程將于2019年的四月進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)。
三星:7nm姍姍來遲,5nm提上日程
2018年10月,三星宣布7nmLPP(LowPowerPlus)制程已進(jìn)入量產(chǎn)階段,并在工藝中成功應(yīng)用極紫外光(EUV)微影技術(shù)。
三星電子的7nmLPP工藝相比上一代10nmFinFET的面積減少了40%,性能提升20%,耗電減少50%,消耗的掩膜也減少了20%。
目前,高通新一代的5G基帶會(huì)采用三星的7nmLPP工藝。12月,IBM也宣布POWER處理器和LinuxONE系統(tǒng)的處理器等,未來都將采用三星的7nmLPP工藝。
另一方面,2019年,三星計(jì)劃將風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)的5nm和4nm,同樣也會(huì)采用EUV技術(shù)。而首度導(dǎo)入閘極全環(huán)(GAA)晶體管的3nm工藝預(yù)計(jì)將在2020年風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)。
英特爾:14nm產(chǎn)能不夠,10nm繼續(xù)推遲
英特爾自2014年進(jìn)入14nm制程時(shí)代,先進(jìn)制程推進(jìn)便原地踏步,原預(yù)定2016年中登場(chǎng)的10nm放量時(shí)程一再延遲。
一方面,進(jìn)入2018年,英特爾在處理器路線圖上遭遇了難題,核心問題在于10nm工藝難產(chǎn),10nmCannonLake處理器預(yù)計(jì)于2019年第4季才會(huì)上市,英特爾不得不繼續(xù)使用14nm工藝再撐一年。
盡管英特爾曾表示自己的10nm在工藝上遠(yuǎn)超友商臺(tái)積電和三星的7nm,但實(shí)際拿出的基于CannonLake的Corei3-8121U連核顯都沒有,同頻性能和能耗比甚至不如目前的14nm。
另一方面,2018年9月,宏碁在內(nèi)的多家客戶共同表示,英特爾14nm的產(chǎn)品供貨不足,據(jù)報(bào)道,其產(chǎn)能缺口一度接近50%。英特爾甚至還將一部分基礎(chǔ)芯片交由臺(tái)積電代工,同時(shí)產(chǎn)能擴(kuò)增也在匆忙進(jìn)行。
除了2019年將面世的10nm,英特爾還暗示7nm產(chǎn)品可能比預(yù)期的更早,即在10nm制程的4年后上市。
英特爾指出,7nm開發(fā)是由一個(gè)獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)的獨(dú)立作業(yè),更表示該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)從10nm經(jīng)驗(yàn)中汲取了大量經(jīng)驗(yàn),并制造出更高的晶體管密度,功率和性能以及進(jìn)度可預(yù)測(cè)性,10nm處理器的遞延并沒有阻礙其7nm處理器的發(fā)展。
聯(lián)電:賺錢第一!停止12nm以下先進(jìn)制程研發(fā)
2018年8月,臺(tái)積電正在琢磨第二代7nm工藝,而同為臺(tái)灣晶圓代工廠的聯(lián)電在這時(shí)卻宣布將停止12nm以下先進(jìn)工藝的研發(fā),在晶圓代工市場(chǎng)上不再拼技術(shù),更看重投資回報(bào)率,賺錢第一。
2017年聯(lián)電的14nm成功量產(chǎn),短短一年后就決定不再投資12nm以下的先進(jìn)制程,究竟是為什么呢?
據(jù)分析,過去的聯(lián)電由于過度的投資先進(jìn)制程,導(dǎo)致每次生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)能利用率必須達(dá)到9成以上,才能盈利,而這樣的營(yíng)收方式顯然不能長(zhǎng)久,于是聯(lián)電轉(zhuǎn)變布局,選擇把“錢用在正確的地方”。
不過,根據(jù)聯(lián)電所述,他們未來還會(huì)投資研發(fā)14nm及改良版的12nm工藝,不過更先進(jìn)的7nm及未來的5nm等工藝不會(huì)再大規(guī)模投資了。
格芯:差異化才是出路,7nm不搞了
2018年年初,格芯放話將于年底開始量產(chǎn)7納米芯片,首位客戶為AMD。同時(shí)還表示準(zhǔn)備在生產(chǎn)線內(nèi)引進(jìn)用于先進(jìn)制程的EUV設(shè)備。
然而8月29日,格芯突然宣布將擱置7nmFinFET項(xiàng)目,并調(diào)整相應(yīng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)來支持強(qiáng)化的產(chǎn)品組合方案,轉(zhuǎn)攻ASIC市場(chǎng),建立了獨(dú)立于晶圓代工業(yè)務(wù)外的ASIC業(yè)務(wù)全資子公司。
格芯表示,微縮的速度正在逐漸放緩,先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的吸引力正在減小,格芯將會(huì)相應(yīng)地優(yōu)化開發(fā)資源,讓14/12nmFinFET制程能夠被更多的客戶所使用,同時(shí)還提供包括射頻、嵌入式存儲(chǔ)器和低功耗等一系列創(chuàng)新IP及功能,更好的實(shí)現(xiàn)差異化。
中芯國(guó)際:28nmHKC持續(xù)上量,14nm呼之欲出
中芯國(guó)際的28nm在2017年的收入占比中超預(yù)期達(dá)標(biāo),梁夢(mèng)松博士出任聯(lián)合CEO后,帶來了雄厚的技術(shù)水平和先進(jìn)的管理模式,加強(qiáng)了研發(fā)隊(duì)伍的建設(shè),調(diào)整更新了14nmFinFET規(guī)劃,將3DFinFET工藝鎖定在高性能運(yùn)算、低功耗芯片應(yīng)用上。
2018年3月,中芯國(guó)際預(yù)計(jì),14nm將比原計(jì)劃提前半年投產(chǎn)。5月份,中芯國(guó)際向ASML訂購(gòu)新型EUV光刻機(jī),這臺(tái)機(jī)器價(jià)值1.2億美元,預(yù)期將于2019年年初交付。另外,中芯國(guó)際預(yù)計(jì)其14nm工藝也將在2019年上半年量產(chǎn),不知這臺(tái)EUV屆時(shí)是否會(huì)投入14nm的生產(chǎn)當(dāng)中。
8月9日,中芯國(guó)際在第二季的財(cái)報(bào)會(huì)議上表示,14nmFinFET技術(shù)開發(fā)上獲得重大進(jìn)展,第一代FinFET技術(shù)研發(fā)已進(jìn)入客戶導(dǎo)入階段。28nmHKC持續(xù)上量,同時(shí)28nmHKC+技術(shù)的開發(fā)工作也已完成。
華力微電子:28nm進(jìn)入量產(chǎn),14nm只是時(shí)間問題
中芯國(guó)際之外,華虹集團(tuán)旗下的上海華力半導(dǎo)體也是國(guó)內(nèi)重要的晶圓代工廠。2018年10月18日,華力二期工程正式投產(chǎn),該項(xiàng)目總投資387億元,12英寸月產(chǎn)能可達(dá)4萬片晶圓,工藝等級(jí)涵蓋28到14nm。
根據(jù)《解放日?qǐng)?bào)》的消息,該項(xiàng)目建成后,華虹集團(tuán)的集成電路制造能力將覆蓋0.5微米到14納米各工藝技術(shù)平臺(tái),制造規(guī)模進(jìn)入全球前五位,工藝技術(shù)進(jìn)入全球第一梯隊(duì)。
12月11日,上海華力與聯(lián)發(fā)科技共同宣布,在兩家公司的互相信任及持續(xù)努力下,基于上海華力28nm低功耗工藝平臺(tái)的一顆無線通訊數(shù)據(jù)處理芯片成功進(jìn)入量產(chǎn)階段。
華虹集團(tuán)董事長(zhǎng)張素心表示,公司目前28nm工藝產(chǎn)品良率達(dá)到93-98%,2020年將具備14nmFinFET產(chǎn)品生產(chǎn)能力。
隨著摩爾定律的放緩,制程的縮小越來越困難,只有像臺(tái)積電和三星這樣的老牌勁旅才有實(shí)力跟精力去繼續(xù)拓展。雖然市面上目前最新的只有7nm的制程,但是5nm、3nm量產(chǎn)已經(jīng)被提上了日程,更有科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1nm級(jí)別的工藝,究竟半導(dǎo)體工藝的極限在哪里,而摩爾定律是否會(huì)被終結(jié),這些只有留給時(shí)間去證明了!
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