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3nm/5nm制程狂奔之下 再回首28nm方興未艾

2020-10-14
來源:拓墣產業研究
關鍵詞: 半導體產業 28nm 5nm

  近日,蘋果公司第二場秋季發布會的消息再次刷爆媒體圈,其中已然在首場發布會亮相的蘋果自研全球首款基于臺積電5nm工藝制程A14處理器,再次現身。

半導體 (2).jpg

  同時,在過去的9月,NVIDIA發布了基于三星8nm工藝制程的NVIDIA 30系顯卡;緊接著三星發布了旗下基于自家8nm工藝制程的980 Pro PCIe 4.0固態硬盤;國慶剛過,AMD旗下基于7nm工藝(大概率是臺積電)制程Zen3架構的銳龍5000系列CPU發布。

  甚至,不久前臺積電宣布,將于2021年開始風險試產3nm工藝制程。

  8nm、7nm、5nm……在品牌大廠的耳濡目染之中,極易讓我們產生一絲錯覺,即所有半導體廠商都在瘋狂研發先進制程,或者說先進制程才是半導體產業的絕對主流。

  01 半導體產業的主流?

  然而,事實真的是這樣嗎?答案,自然是否定的。在體量巨大的半導體產業,3nm/5nm這種狂奔和刷新產業性能的頂級工藝制程,如同產業大廈上最高最炫目的那一個塔尖,極度絢麗多彩卻注定只能是少數人擁有;而塔尖之下的28nm才是蕓蕓眾生的依靠,才是半導體產業大廈的基礎。

  28nm工藝制程 半導體產業的主流

  下面,從成本、工藝難度以及市場體量等維度展開剖析。實際上在半導體工藝發展到今天,業界習慣將28nm以內,諸如14nm/10nm/8nm以及更加尖端的工藝稱之為先進制程,至于超過28nm以及包括28nm工藝,則統稱為成熟工藝,其中28nm規格更是成熟工藝中的絕對代表工藝。

  02 先進制程和成熟工藝的成本/性能之爭

  半導體產業,和其他所有的產業相同,需要嚴格控制成本和性能的關系,從而讓買方和賣方保持一個相對平衡區間和生態;尤其是對于動輒投資超過百億美元的晶圓廠而言,制造工藝的成本和性能比,是運轉的關鍵。

  在目前設計成本不斷上升的情況下,只有少數客戶能負擔得起轉向高級節點的費用。根據統計,16nm /14nm芯片的平均IC設計成本約為8000萬美元,而28nm體硅制程器件約為3000萬美元,設計7nm芯片則需要2.71億美元。

  晶圓絕對霸主臺積電

  時下,晶圓工藝處于先進制程和成熟工藝結合點的28nm制程,是整個產業毋庸置疑的成本性能控制最好的工藝。對比于40nm甚至更加落后的制程而言,28nm在功耗設計、頻率控制、性能穩定等方面具有明顯優勢;至于14nm及更先進制程,良品率過低、研發成本不斷加碼等方面累計起來的綜合成本,幾乎抵消了先進制程帶來的性能價格優勢。

  全面來看,平衡了性能和成本的28nm可以說是目前晶圓工藝中最具性價比和最為主流的工藝了。

  03 成熟工藝28nm的主要玩家

  基于28nm工藝制程能夠較為完美的維持性能和成本的平衡,同時在應用場景上能夠滿足大部分中端市場的需求,幾乎全球主流的晶圓廠商都在承接28nm工藝的晶圓需求,同時也是新進晶圓廠學習模仿,能夠快速切入產業鏈的關鍵工藝。

  目前,包括臺積電,GF(格芯),聯電,三星、中芯國際、聯發科以及華虹旗下的華力微電子等眾多國內外Fab廠能夠研發和生產基于28nm工藝的晶圓芯片。其中,更有甚者例如聯電,為了進一步鞏固28nm工藝的市場份額,幾乎完全放棄了先進工藝制程14nm的研發和投入,可見28nm成熟工藝的市場價值。

  對于臺積電而言,28nm制程具有里程碑意義,在2011年首次投入量產后,28nm營收占比,僅僅用了一年時間就從2%爬升到了22%份額。

  04 如何看待先進制程和28nm的成熟工藝

  其實,一句話,以28nm工藝為代表的成熟工藝在未來的一段時間內,還將是眾多廠商維系利潤,參與半導體先進工藝研發的基礎;至于先進制程,受制于研發成本、技術難度和潛在客源的雙重壓力,終將屬于少數頂尖Fab廠之間的競爭。

  兩條路并行

  將視野拉回到國內,對于姍姍學步的國內晶圓廠而言,背靠國內不斷涌現的半導體消費需求,一方面需要堅持完善28nm乃至40nm等性價比奇高的成熟工藝,加緊完善供應鏈,實現自我造血,從而在競爭激烈的半導體賽道上緊跟領先集團;另一方面,積極參與先進工藝的研發和制造,充分利用國內井噴的半導體消費需求,快速將技術落地,快速量產。

  隨著半導體晶圓工藝不斷逼近極值,行業內技術的先發優勢不斷被削減,作為后來者的國產晶圓廠商,迎來了彎道超車的歷史機遇,兩條路同步走,半導體國產化,未來可期。

 

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