目前市面上使用的芯片大多只是10nm制程，而在更小的制程中，已經(jīng)又掀起了一番腥風(fēng)血雨。由于制程不斷微縮，傳統(tǒng)的微影技術(shù)已經(jīng)達(dá)到極限，無法解決更精密的曝光顯像需求，只有改用保障更短的EUV（極紫外光刻），才能準(zhǔn)確刻錄電路圖。
而在下一代晶圓代工之中，7nm制程預(yù)計(jì)臺(tái)積電將會(huì)勝出。而在今年，被三星營收上超越，被臺(tái)積電7nm制程蓋過風(fēng)頭以及關(guān)于摩爾定律失效的聲音甚囂塵上，這也讓原來的半導(dǎo)體制程霸主級(jí)存在Intel有些坐不住了。
晶圓領(lǐng)域 激流勇進(jìn)
就在今年9月19日，沉寂多時(shí)的Intel在北京開展了一場(chǎng)有關(guān)制程工藝以及晶圓代工的展示活動(dòng)，試圖用數(shù)據(jù)向外界證明在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，誰才是真正的王者。甚至在嘉賓演講的PPT上，都出現(xiàn)了臺(tái)積電以及三星的名字，這在以前是非常罕見的，不過這也證明另外兩家企業(yè)已經(jīng)給了Intel足夠的威脅感。
隨著AI、大數(shù)據(jù)、IoT等應(yīng)用產(chǎn)品的爆發(fā)式發(fā)展，先進(jìn)工藝芯片的需求量也在增加，而現(xiàn)在全球市場(chǎng)能夠提供先進(jìn)制程的晶圓廠寥寥無幾，主要以Intel、三星、臺(tái)積電為代表，并且先進(jìn)工藝的代工利潤(rùn)率也是非常可觀的，所以這三位玩家顯然不會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域中輕易退出。
以主流先進(jìn)制程的競(jìng)爭(zhēng)來說，在2017年上半年，臺(tái)積電10nm就已經(jīng)開始放量增長(zhǎng)，而在9月11日臺(tái)積電在官網(wǎng)宣布聯(lián)手ARM、Xilinx等公司發(fā)布全球首個(gè)基于7nm工藝的芯片，并將在2018年正式量產(chǎn)。并且據(jù)臺(tái)媒報(bào)道，臺(tái)積電的5nm將會(huì)在2019年進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)階段。
細(xì)微之處 各有所長(zhǎng)
而在5nm以下的制程，EUV則是必備工具，三星在明年生產(chǎn)7nm時(shí)，將會(huì)率先采用EUV，這也讓三星能夠提前適應(yīng)EUV，有望加快發(fā)展速度。相較之下，臺(tái)積電的第一代7nm制程將仍然采用傳統(tǒng)的浸潤(rùn)式微影技術(shù)，第二代才會(huì)使用EUV。
三星電子也表示，除了在2017年進(jìn)行8nmLPP（Low Power Plus低功耗加強(qiáng)版）制程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)外，還將在2018年推出7nm，同時(shí)三星也表示2019年將陸續(xù)推出5、6nm制程，而在2020年將投產(chǎn)4nm并導(dǎo)入環(huán)繞式閘級(jí)架構(gòu)。
雖然目前臺(tái)積電由于率先進(jìn)行7nm的生產(chǎn)先人一步，但由于三星準(zhǔn)備提前使用EUV技術(shù)，后續(xù)發(fā)展誰將領(lǐng)先，猶未可知。與此同時(shí)，AMD今年推出的Ryzen處理器更是使用了由格羅方德提供的的14nm LPP工藝。
因此，如今Intel的處境已是群狼環(huán)飼，所有的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都在奮力追趕。不過面對(duì)這樣的局面，Intel也在當(dāng)時(shí)大會(huì)上給出了PTT顯示，目前Intel的10nm制程依然遙遙領(lǐng)先于三星以及臺(tái)積電。
以10nm制程為例，Intel產(chǎn)品的最小柵極間距從70nm縮小至54nm，且最小金屬間距從52nm縮小至36nm。尺寸的縮小使得邏輯晶體管密度可達(dá)到每平方毫米1.008億個(gè)晶體管，是之前Intel14nm制程的2.7倍，大約是業(yè)界其他10nm制程的2倍。
據(jù)Intel方面透露，在2015年有7套EUV系統(tǒng)，現(xiàn)在有14套，其中分別為8套NXE3300B系統(tǒng)和6套NXE3350B系統(tǒng)。不過Intel目前也表示，光刻膠暫時(shí)還不會(huì)引入EUV。
手握利器 不懼挑戰(zhàn)
不過在前段時(shí)間，Intel、臺(tái)積電和三星就購買了ASML生產(chǎn)的多達(dá)27臺(tái)的3400B光刻機(jī)，要知道ASML生產(chǎn)的EUV3400B光刻機(jī)單臺(tái)售價(jià)超過1億歐元，而這其中訂單最多的便是來自Intel，顯然Intel也沒有表面上那么淡定，對(duì)于這種新技術(shù)還是非常的看中。
EUV極紫外光刻機(jī)（圖源：AMSL）
不過制程微縮除了需要有EUV之外，也需要開發(fā)FinFET（Fin Field-Effect Transistor鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）技術(shù)接班人。電晶體運(yùn)作是靠閘級(jí)（gate）控制電流是否能夠通過，不過晶片越做越小，電流通道寬度不斷變窄，將難以控制電流方向，未來FinFET恐怕不敷使用，因此目前許多人認(rèn)為GAAFET（Gate-all-around FET閘級(jí)全環(huán)場(chǎng)效電晶體）是最佳的解決方案。
在今年稍早的時(shí)刻，三星、格芯和IBM聯(lián)手，共同發(fā)布了全球首發(fā)的5nm晶圓技術(shù)，并采用EUV及GAAFET技術(shù)制作。三星預(yù)計(jì)FinFET在5nm之后將難以使用，4nm將會(huì)采用GAAFET。
必爭(zhēng)之地——中國市場(chǎng)
既然技術(shù)有了，那么自然也得要有相應(yīng)的買家。目前來看，中國市場(chǎng)已經(jīng)成為了各大芯片巨頭以及晶圓代工巨頭最為重視的市場(chǎng)。
據(jù)外媒報(bào)道，世界高端晶圓代工市場(chǎng)規(guī)模不斷攀升，在2016年便達(dá)到了230億美元，其中來自中國的消費(fèi)占其中的58.5%，但是中國的晶圓廠只占全球的25%。因此，這也讓所有的廠商都看到了中國龐大市場(chǎng)的商機(jī)。
根據(jù)全球芯片設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)的估算，今年中國在晶圓代工領(lǐng)域的整體支出將從2016年的35億美元增長(zhǎng)到2017年的54億美元，足足上漲了54%，到2018年時(shí)，協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)這一數(shù)字將會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)至84億美元。
這也讓Intel意識(shí)到，只有占據(jù)了中國市場(chǎng)，才有可能在這場(chǎng)對(duì)決之中勝出，因此Intel也加快了在中國的投產(chǎn)速度。對(duì)于Intel而言，現(xiàn)在是一個(gè)關(guān)鍵的時(shí)間點(diǎn)，Intel將通過代工業(yè)務(wù)加身與中國伙伴的合作，把基于14nm和22FFL的FinFET帶到中國市場(chǎng)。
與Intel合作的國內(nèi)廠商，展訊算是其中一個(gè)。目前展訊的SC9861G-IA和SC9853I移動(dòng)AP均使用Intel的14nm低功耗平臺(tái)制造而成，這兩款移動(dòng)AP分別于2017年3月和8月推出，同時(shí)還使用了Intel Airmont CPU架構(gòu)。
不過目前更多的客戶還是掌握在臺(tái)積電手中，包括高通、蘋果、華為海思、NVIDIA以及聯(lián)發(fā)科等。并且臺(tái)積電最近也透露除了3nm工藝晶圓的動(dòng)向，臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀表示臺(tái)積電將會(huì)在2020年建設(shè)2nm晶圓工廠，并且這個(gè)工廠將會(huì)設(shè)立在臺(tái)灣地區(qū)。
按照此前的預(yù)計(jì)，3nm晶圓工廠的建設(shè)預(yù)計(jì)要花費(fèi)200億美元，有望拉動(dòng)臺(tái)南地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不過即便2020年開始建設(shè)，最早投產(chǎn)恐怕也要等到2023年，也就是說5年之內(nèi)我們恐怕很難見到臺(tái)積電的3nm工藝處理器。
小結(jié)
總體來說，目前晶圓代工市場(chǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了三強(qiáng)分立的局面，Intel、三星、臺(tái)積電都在積極備戰(zhàn)之中，每個(gè)玩家都想要提前拿下更小的納米制程工藝，好占有更多的市場(chǎng)份額。而中國市場(chǎng)也是這些大佬的兵家必爭(zhēng)之地，擁有了中國市場(chǎng)便擁有了全世界。晶圓市場(chǎng)暗流涌動(dòng)，鹿死誰手猶未可知。