前段時(shí)間，晶圓代工龍頭臺(tái)積電，在南京設(shè)置的12英寸廠，因?yàn)樵嚠a(chǎn)良率良好，將準(zhǔn)備提前半年在2018年5月量產(chǎn)。
據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電當(dāng)時(shí)斥資30億美元，在南京廠以16納米制程導(dǎo)入試產(chǎn)之后，原本預(yù)計(jì)在2018年年底進(jìn)行量產(chǎn)計(jì)劃。未來(lái)正式進(jìn)入量產(chǎn)之后，臺(tái)積電南京廠預(yù)計(jì)每月將有2.2萬(wàn)片12英寸晶圓的產(chǎn)能。
2017年9月，臺(tái)積電發(fā)布新聞稱(chēng)，將在南部科學(xué)工業(yè)園區(qū)臺(tái)南園區(qū)投資興建3nm制程廠。按照制程的推進(jìn)，10nm之后是7nm，然后是5nm和3nm直到1nm。不過(guò)，Intel此前也表示，3/5mn將面臨很多前沿性的技術(shù)難題。
制造工藝到底是什么？
芯片的制造工藝常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm來(lái)表示。現(xiàn)在的CPU內(nèi)集成了以?xún)|為單位的晶體管，這種晶體管由源極、漏極和位于他們之間的柵極所組成，電流從源極流入漏極，柵極則起到控制電流通斷的作用。
而所謂的XX nm其實(shí)指的是，CPU的上形成的互補(bǔ)氧化物金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極的寬度，也被稱(chēng)為柵長(zhǎng)。
柵長(zhǎng)越短，則可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶體管——Intel曾經(jīng)宣稱(chēng)將柵長(zhǎng)從130nm減小到90nm時(shí)，晶體管所占得面積將減小一半；在芯片晶體管集成度相當(dāng)?shù)那闆r下，使用更先進(jìn)的制造工藝，芯片的面積和功耗就越小，成本也越低。
柵長(zhǎng)可以分為光刻?hào)砰L(zhǎng)和實(shí)際柵長(zhǎng)，光刻?hào)砰L(zhǎng)則是由光刻技術(shù)所決定的。由于在光刻中光存在衍射現(xiàn)象以及芯片制造中還要經(jīng)歷離子注入、蝕刻、等離子沖洗、熱處理等步驟，因此會(huì)導(dǎo)致光刻?hào)砰L(zhǎng)和實(shí)際柵長(zhǎng)不一致的情況。
另外，同樣的制程工藝下，實(shí)際柵長(zhǎng)也會(huì)不一樣，比如雖然三星也推出了14nm制程工藝的芯片，但其芯片的實(shí)際柵長(zhǎng)和Intel的14nm制程芯片的實(shí)際柵長(zhǎng)依然有一定差距。
為什么要縮小制程？
1，就是可以在更小的晶片中塞入更多的電晶體，讓晶片不會(huì)因技術(shù)提升而變得更大；
2，可以增加處理器的運(yùn)算效率；
3，減少體積也可以降低耗電量；
4，晶片體積縮小后，更容易塞入行動(dòng)裝置中，滿(mǎn)足未來(lái)輕薄化的需求。
納米制程對(duì)半導(dǎo)體公司意味著什么？
在半導(dǎo)體芯片行業(yè)，企業(yè)的模式主要分三種，像英特爾這種，從設(shè)計(jì)，到制造、封裝測(cè)試以及投向消費(fèi)市場(chǎng)一條龍全包的企業(yè)，稱(chēng)為稱(chēng)為IDM(Integrated Design and Manufacture)公司。
而有的公司只做設(shè)計(jì)這塊，是沒(méi)有fab（工廠）的，通常就叫做Fabless。例如AMD、高通、博通等。
而還有的公司，只做代工，只有fab，不做設(shè)計(jì)，稱(chēng)為Foundry（代工廠），常見(jiàn)的臺(tái)積電等。
納米制程是針對(duì)IDM和Foundry而言，F(xiàn)abless沒(méi)有工廠，不需要擔(dān)心納米制程的問(wèn)題。他們只需要選擇合作對(duì)象，給他們?cè)O(shè)計(jì)的芯片進(jìn)行代工，所以更先進(jìn)的制程對(duì)于IDM和Foundry的意義就不言而喻了。
各大廠商的納米制程進(jìn)度如何？
1、英特爾
英特爾在2014年進(jìn)入14納米世代時(shí)，近幾年來(lái)持續(xù)微縮推出加強(qiáng)版，至今仍是全球技術(shù)最領(lǐng)先的制程，只是過(guò)去領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)者2～3個(gè)世代的差距，隨著臺(tái)積電及三星今年跨入10納米世代后，已縮小至1～1.5個(gè)世代。2017年下班年英特爾計(jì)劃開(kāi)始啟動(dòng)10納米制程量產(chǎn)，然而到目前為止，10納米技術(shù)卻仍然沒(méi)有到來(lái)。
英特爾10納米芯片延遲推出，主要是出于財(cái)務(wù)方面的考慮，并不是因?yàn)樗鼪](méi)有能力制造良好的10納米CPU。大家應(yīng)該都知道英特爾有許多Fab工廠，而工廠正是英特爾CPU成功的關(guān)鍵原因之一。
英特爾CPU集團(tuán)從英特爾Fab訂購(gòu)圓晶，在外人看來(lái)，二者名義不同但實(shí)際是一樣的，其實(shí)不是，它們由兩家獨(dú)立的公司運(yùn)營(yíng)。不論什么時(shí)候，英特爾Fab都想用圓晶賺更多的錢(qián)。
2018年英特爾10納米芯片（也就是Cannon Lake、Ice Lake）就會(huì)出貨，到時(shí)英特爾希望良率能達(dá)到非常高的水平。
2、三星
三星量產(chǎn)14nm工藝都快兩年了，即使領(lǐng)先同業(yè)量產(chǎn) 10 納米，晶圓代工廠的主要客戶(hù)有高通，但仍無(wú)法有效與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)。
三星在7納米制程暫時(shí)敗給臺(tái)積電，面對(duì)蘋(píng)果、高通等大客戶(hù)訂單紛落入臺(tái)積電口袋，三星醞釀?wù)归_(kāi)反擊，日前與南韓華城市達(dá)成共識(shí)，計(jì)劃建立新的7納米制程生產(chǎn)線，三星并與美系、大陸客戶(hù)洽談新的合作案，積極反擊的策略明顯。
三星在分拆晶圓代工部門(mén)之后，調(diào)整戰(zhàn)術(shù)愈益積極，計(jì)劃2020年推出4納米制程，顯然是瞄準(zhǔn)臺(tái)積電5納米制程而來(lái)，三星也規(guī)劃在2017~2020年之間，持續(xù)推進(jìn)半導(dǎo)體制程技術(shù)，計(jì)劃2018年量產(chǎn)7納米，2019年陸續(xù)投入6納米和5納米研發(fā)。
三星晶圓代工部門(mén)相關(guān)主管對(duì)外表示，預(yù)計(jì)以5年的時(shí)間拿下全球晶圓代工25%市占率。目前臺(tái)積電的全球市占率接近60%，遠(yuǎn)高于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，三星的市占率還不到10%。三星早期是幫蘋(píng)果手機(jī)處理器芯片做代工，之后專(zhuān)注切入高端制程技術(shù)，甚至在14納米和10納米FinFET制程世代，搶下臺(tái)積電大客戶(hù)高通的訂單，讓其晶圓代工事業(yè)一戰(zhàn)成名。
不過(guò)，在進(jìn)入7納米制程世代之后，臺(tái)積電同時(shí)搶下蘋(píng)果和高通訂單，明顯大贏三星，為此三星的晶圓代工事業(yè)策略亦出現(xiàn)明顯改變，過(guò)去專(zhuān)注于高端制程快速超車(chē)，近期則廣泛與各應(yīng)用領(lǐng)域客戶(hù)接觸，讓晶圓代工業(yè)務(wù)布局更廣泛，借以拉升市占率。
3、臺(tái)積電
根據(jù)2016年臺(tái)積電發(fā)布的財(cái)報(bào)顯示：臺(tái)積電28納米以下先進(jìn)制程占據(jù)晶圓代工營(yíng)收的56%，其中16/20納米制程、28納米制程各占營(yíng)收的比重為31%、25%。
目前，全球晶圓代工營(yíng)收市占率逼近六成；在全球半導(dǎo)體制造技術(shù)上，掌握 10 納米制程技術(shù)的臺(tái)積電，不論技術(shù)與規(guī)模，都是全球晶圓代工業(yè)的領(lǐng)先廠商。
全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)備受矚目的7納米制程大戰(zhàn)，2018年初由臺(tái)積電搶先領(lǐng)軍登場(chǎng)，盡管三星電子(Samsung Electronics)亦規(guī)劃7納米制程，然臺(tái)積電已拿下逾40個(gè)客戶(hù)，涵蓋移動(dòng)通訊、高速運(yùn)算、人工智能(AI)等領(lǐng)域，是歷年來(lái)應(yīng)用和客戶(hù)層面最廣泛的高端制程，尤其臺(tái)積電通吃蘋(píng)果iPhone處理器芯片大單，2018年晶圓代工戰(zhàn)局臺(tái)積電已經(jīng)先贏大半。
近期臺(tái)積電再度披露先進(jìn)制程規(guī)劃，5納米制程生產(chǎn)基地Fab18將在南科正式動(dòng)工，且一次規(guī)劃三期，至于3納米制程的啟動(dòng)時(shí)程雖然還未公布，但臺(tái)積電已透露將投入超過(guò)200億美元來(lái)規(guī)劃3納米，明顯要與已分割獨(dú)立晶圓代工部門(mén)的三星全面拚戰(zhàn)。
臺(tái)積電雖然在7納米制程世代旗開(kāi)得勝，但亦已感受到三星在制程技術(shù)急起直追的壓力，因此，臺(tái)積電在5納米制程布局絲毫不敢松懈，目前規(guī)劃5納米制程生產(chǎn)基地是Fab18，預(yù)計(jì)2018年在南科正式動(dòng)工，且規(guī)劃三期土地，顯示其對(duì)于5納米世代的重視程度。
半導(dǎo)體業(yè)者指出，臺(tái)積電5納米制程將是7納米世代的延續(xù)，應(yīng)用領(lǐng)域同樣鎖定行動(dòng)通訊、高速運(yùn)算、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等，預(yù)計(jì)2019年上半進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)。
另外，臺(tái)積電7納米(N7)制程于2018年量產(chǎn)，生產(chǎn)基地在Fab12和Fab14第三期，預(yù)計(jì)強(qiáng)化版的7納米(N7+)制程將導(dǎo)入極紫外光(EUV)技術(shù)，以達(dá)到生產(chǎn)成本和芯片密度的最佳甜蜜點(diǎn)。
4、格羅方德
格羅方德使用了三星的14nmFinFET工藝授權(quán)，若制程微縮進(jìn)展順利，2018年10納米處理器可望量產(chǎn)，2020年進(jìn)入7納米世代。格羅方德的主要客戶(hù)包括AMD、ARM、博通、英偉達(dá)、高通、意法半導(dǎo)體、TI等。
臺(tái)灣聯(lián)華電子
聯(lián)電一度是跟臺(tái)積電并列的臺(tái)灣晶圓代工廠，不過(guò)在28nm節(jié)點(diǎn)之后已經(jīng)被臺(tái)積電甩開(kāi)，他們現(xiàn)在28nm工藝的營(yíng)收比例也不過(guò)21%，主力還是40nm工藝。在FinFET節(jié)點(diǎn)上，臺(tái)積電選擇了16nm，聯(lián)電跟三星一樣都是14nm FinFET工藝。
2017年2月23日，該公司所自主研發(fā)的 14 納米鰭式場(chǎng)效電晶體 (FinFET) 制程技術(shù)，已成功進(jìn)入客戶(hù)芯片量產(chǎn)階段。首個(gè)客戶(hù)是BitFury，他們的比特幣礦機(jī)芯片將使用UMC的14nm工藝代工。
中芯國(guó)際
中芯國(guó)際是世界領(lǐng)先的集成電路晶圓代工企業(yè)之一，也是中國(guó)內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路晶圓代工企業(yè)。中芯國(guó)際向全球客戶(hù)提供0.35微米到28納米晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。從制程節(jié)點(diǎn)看，40nm以上成熟工藝占絕大多數(shù)。
目前中芯28納米僅占營(yíng)收5%，中芯將持續(xù)投入28納米新平臺(tái)與14納米研發(fā)的推進(jìn)。預(yù)計(jì)2019年14納米投入試產(chǎn)。
2017年10月16日，中芯國(guó)際發(fā)布公告稱(chēng)，前臺(tái)積電資深研發(fā)處長(zhǎng)梁孟松已獲委任公司聯(lián)合首席執(zhí)行官。人才加入，應(yīng)該是中芯國(guó)際推進(jìn)納米制程技術(shù)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。
在28納米制程上，中芯也提出三階段的規(guī)劃藍(lán)圖。趙海軍指出，第一階段的polySion制程已經(jīng)量產(chǎn)，第二階段是第一代的HKMG制程(中芯稱(chēng)為HKC制程)已經(jīng)在今年第2季開(kāi)始產(chǎn)出，目標(biāo)是28納米突破10%營(yíng)收，而第三階段是第二代的HKC制程，預(yù)計(jì)在2018年底量產(chǎn)。
結(jié)束語(yǔ)：很明顯，這是一個(gè)拼技術(shù)的時(shí)代···