上周，中芯國(guó)際被美國(guó)商務(wù)部列入實(shí)體清單的消息引起軒然大波。對(duì)此，中芯國(guó)際作出了回應(yīng)，經(jīng)該公司初步評(píng)估，該事項(xiàng)對(duì)其短期內(nèi)運(yùn)營(yíng)及財(cái)務(wù)狀況無(wú)重大不利影響，對(duì)10nm及以下先進(jìn)工藝的研發(fā)及產(chǎn)能建設(shè)有重大不利影響，公司將持續(xù)與美國(guó)政府相關(guān)部門進(jìn)行溝通，并視情況采取一切可行措施，積極尋求解決方案，力爭(zhēng)將不利影響降到最低。
當(dāng)下，中芯國(guó)際正處在攻克先進(jìn)制程（14nm~10nm之間）量產(chǎn)的重要階段，其中14nm已經(jīng)于2019年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，在不久前11月中旬召開(kāi)的2020第三財(cái)季說(shuō)明會(huì)上，談到先進(jìn)制程進(jìn)展時(shí)，中芯國(guó)際表示：14nm良率已達(dá)業(yè)界量產(chǎn)水準(zhǔn)，公司將持續(xù)提升產(chǎn)品和服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力，引入更多國(guó)內(nèi)外客戶。第二代先進(jìn)工藝技術(shù)“N+1”穩(wěn)步推進(jìn)，正在做客戶產(chǎn)品驗(yàn)證，已進(jìn)行小量式產(chǎn)，產(chǎn)品應(yīng)用主要為高性能運(yùn)算，相對(duì)第一代，第二代技術(shù)平臺(tái)以低成本、客制化為導(dǎo)向，第二代相較14nm性能提升20%，功率減少57%，邏輯面積減少63%，集成系統(tǒng)面積減少55%。公司正在與海內(nèi)外客戶合作10多個(gè)先進(jìn)工藝流片項(xiàng)目，包含14nm及更先進(jìn)工藝技術(shù)。
產(chǎn)能計(jì)劃方面，中芯國(guó)際一直秉持謹(jǐn)慎規(guī)劃原則，以市場(chǎng)和客戶需求為導(dǎo)向，統(tǒng)籌計(jì)劃與布建，先進(jìn)產(chǎn)能規(guī)模相對(duì)較小，對(duì)于可能的出口管制，正與供應(yīng)商積極梳理相應(yīng)解決方案。總的來(lái)說(shuō)，今年的研發(fā)任務(wù)基本完成，雖然先進(jìn)工藝研發(fā)取得一些成績(jī)，但距離世界一流水平還有很長(zhǎng)的路要走。
可見(jiàn)，中芯國(guó)際對(duì)于被列入實(shí)體清單是有準(zhǔn)備的，特別是進(jìn)行到10nm級(jí)別制程工藝攻堅(jiān)階段，更加謹(jǐn)慎，做好了多手應(yīng)對(duì)措施。
10nm，是半導(dǎo)體先進(jìn)制程的一道坎兒，它就像一座獨(dú)木橋，將有志于掌握最先進(jìn)制程工藝的廠商阻攔在了對(duì)岸，要想過(guò)去，需要花費(fèi)相當(dāng)大的力氣。在這種困難面前，有的選擇繼續(xù)前進(jìn)，有的選擇停步觀望、改變策略，而一旦過(guò)了橋，到達(dá)先進(jìn)制程彼岸，就可以占得先機(jī)，且可具有天時(shí)和地利優(yōu)勢(shì)，對(duì)還想過(guò)橋的競(jìng)爭(zhēng)者產(chǎn)生先發(fā)和代次優(yōu)勢(shì)，使后來(lái)者過(guò)橋難度陡增。更為重要的是，10nm這座橋只是一個(gè)重要的通路，在上邊停留的時(shí)間很短。
當(dāng)下，具備10nm量產(chǎn)，或是有志于掌握這種能力的晶圓廠只剩下臺(tái)積電、三星、英特爾和中芯國(guó)際這四家了。原本想過(guò)橋的另外幾家，因?yàn)楸慌_(tái)積電和三星占先，從而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的劣勢(shì)越來(lái)越明顯，多數(shù)選擇改變發(fā)展策略，轉(zhuǎn)而將重心放在了成熟制程工藝上。
搶先過(guò)橋
臺(tái)積電早在2013年就開(kāi)始了10nm工藝的研發(fā)。而按照早期規(guī)劃，臺(tái)積電的計(jì)劃是 2016 年第四季度量產(chǎn)10nm工藝，實(shí)際量產(chǎn)時(shí)間與其規(guī)劃基本吻合，2017年初實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，標(biāo)志性應(yīng)用就是蘋果的A11處理器，這給臺(tái)積電帶來(lái)了巨大的收益。2018年其10nm營(yíng)收持續(xù)增長(zhǎng)，并向Fab12和Fab15轉(zhuǎn)移。產(chǎn)品主要包括手機(jī)AP、基帶和ASIC。
那之后，臺(tái)積電10nm營(yíng)收的比例基本持平，且相對(duì)份額不高，28nm和16nm一直是該公司收入的主要來(lái)源。
三星方面，幾乎與臺(tái)積電同步量產(chǎn)10nm制程。2015年7月，該公司旗下的制造部門Samsung Foundry的Kelvin Low 在網(wǎng)上發(fā)布了一段視頻，確認(rèn)三星已經(jīng)將 10nm FinFET 工藝正式加入路線圖；2016年10月，該公司第一代10nm FinFET LPE制程大批量生產(chǎn)；2017年4月，三星第二代10nm FinFET工藝技術(shù)10LPP通過(guò)認(rèn)證；2017年10月，8nm FinFET工藝技術(shù)8LPP通過(guò)認(rèn)證；2017年11月，第二代10nm FinFET工藝技術(shù)量產(chǎn)。
在10nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)，三星和臺(tái)積電的進(jìn)度相差不大，但總體水平，臺(tái)積電仍然略勝一籌。
英特爾也早就開(kāi)始了10nm的研發(fā)，原計(jì)劃是在2016年量產(chǎn)，當(dāng)時(shí)，EUV還不成熟，因此，英特爾選擇了多重四圖案曝光（SAQP）技術(shù)，但研發(fā)過(guò)程中遭遇困難，導(dǎo)致10nm量產(chǎn)時(shí)間一再推遲。而從當(dāng)時(shí)的情況來(lái)看，采用SAQP技術(shù)造成良率較低可能是遲遲無(wú)法規(guī)模量產(chǎn)的主要原因。
在那之后，英特爾一直未對(duì)外公布10nm量產(chǎn)進(jìn)度，2017年初，時(shí)任英特爾CEO科再奇在美國(guó)CES展會(huì)前，宣布首顆10nm處理器Cannon Lake就緒，將迎戰(zhàn)臺(tái)積電和三星。然而，沒(méi)過(guò)多久，英特爾官方對(duì)外發(fā)布了繼承當(dāng)年主打的第七代核心處理器Kaby Lake的第八代Core處理器細(xì)節(jié)，表示仍將采用14nm制程生產(chǎn)，10nm量產(chǎn)時(shí)間又被延遲了。經(jīng)過(guò)多年的周折和延遲，英特爾的10nm終于在2019年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
自2018年下半年以來(lái)，英特爾在升級(jí)和建立用于生產(chǎn)10nm芯片的新生產(chǎn)線方面投入了大量資金，但要想擴(kuò)大規(guī)模還需要幾年時(shí)間。在此期間，英特爾必須提高其14nm芯片的產(chǎn)量。因此，傳聞它將一部分CPU轉(zhuǎn)由三星代工，希望能夠解決產(chǎn)能不足的問(wèn)題。
不過(guò)，英特爾對(duì)制程節(jié)點(diǎn)的嚴(yán)謹(jǐn)追求是很值得稱道的，從具體的性能指標(biāo)，特別是PPA和晶體管密度來(lái)看，英特爾的10nm比臺(tái)積電的10nm有優(yōu)勢(shì)。
短暫停留
目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)10nm大規(guī)模量產(chǎn)的只有臺(tái)積電和三星。英特爾的生產(chǎn)規(guī)模有限，不做過(guò)多評(píng)論。
不過(guò)，即使是像臺(tái)積電和三星這樣的龍頭企業(yè)，在10nm這座橋上停留的時(shí)間都比較有限。
來(lái)自臺(tái)積電的統(tǒng)計(jì)顯示，2017年，10nm營(yíng)收在該公司所有制程中的占比為10%，2018年Q2，占比上升到了13%，Q3占比為6%，2018全年?duì)I收占比為11%。2019年，這一比例下降到了3%。
從上圖可以看出，過(guò)去兩年，臺(tái)積電16nm及更成熟制程工藝的營(yíng)收比例變化不大，變化主要體現(xiàn)在最先進(jìn)制程方面，具體就是7nm和10nm，2018年，這兩種制程的營(yíng)收占比不分伯仲，而到了2019年，情況出現(xiàn)很大變化，隨著7nm的成熟和放量，一舉超越10nm，成為了營(yíng)收第一主力。
還有一點(diǎn)：2017上半年，聯(lián)發(fā)科為了進(jìn)攻高端市場(chǎng)，全力打造Helio曦力品牌，推出了x30處理器，工藝制程也從原先的16nm，升級(jí)到10nm，計(jì)劃交給臺(tái)積電代工生產(chǎn)。但是，臺(tái)積電一方面要解決10nm制程良率的問(wèn)題，一方面要全力供給蘋果處理器，造成聯(lián)發(fā)科x30處理器難產(chǎn)。這間接導(dǎo)致在華為和蘋果試水之前，幾乎沒(méi)有廠商大規(guī)模采用臺(tái)積電的10nm制程。這也成為了該公司10nm制程發(fā)展的一個(gè)障礙。
從今年的情況來(lái)看，臺(tái)積電16nm及更成熟制程工藝的營(yíng)收比例變化也不會(huì)大，而5nm和7nm的占比將會(huì)進(jìn)一步提升。在這樣的趨勢(shì)下，該公司在今年第二季度的營(yíng)收中，沒(méi)有了10nm的蹤影。如下圖所示。
可見(jiàn)，今年，臺(tái)積電將重點(diǎn)放在了7nm和5nm上，10nm似乎是一個(gè)過(guò)渡性的制程節(jié)點(diǎn)，所占比重在不斷降低。
總體來(lái)看，7nm量產(chǎn)之后，臺(tái)積電就將主要資源投入在了該制程方面，10nm在比較短的時(shí)間內(nèi)，就完成了它的歷史任務(wù)。
三星方面，2017年，幾乎與臺(tái)積電同步量產(chǎn)10nm制程后，三星將大部分的高通驍龍?zhí)幚砥饔唵问罩流庀隆２贿^(guò)，為了趕上臺(tái)積電7nm制程量產(chǎn)的步伐，三星在10nm上花費(fèi)的精力和時(shí)間也比較有限，2019年，三星的7nm制程收到了高通驍龍765的訂單。而與臺(tái)積電相似，將規(guī)劃的重點(diǎn)放在了未來(lái)的5nm和3nm上，10nm很可能也是匆匆走過(guò)。
結(jié)語(yǔ)
綜上可見(jiàn)，10nm成為了對(duì)最先進(jìn)制程工藝有強(qiáng)烈渴望廠商必經(jīng)，但又難以長(zhǎng)時(shí)間停留的窄橋，臺(tái)積電是這樣，三星也是如此，而相對(duì)來(lái)講，英特爾的情況還不是很明朗，或許它能成為相反的案例。不過(guò)，從市場(chǎng)傳出該公司將于明年把大量7nm和6nm芯片外包出去生產(chǎn)的消息來(lái)看，英特爾似乎對(duì)10nm制程也沒(méi)有太大的信心。
如何成功邁過(guò)10nm這道坎兒，是晶圓廠必須要面對(duì)的挑戰(zhàn)。而在麻煩不斷的當(dāng)下，犯錯(cuò)的可能性似乎在加大，不過(guò)，誰(shuí)又不會(huì)犯錯(cuò)呢？半導(dǎo)體行業(yè)霸主英特爾犯過(guò)錯(cuò)，就連山姆大叔成長(zhǎng)史上難得一見(jiàn)的非“公務(wù)員”出身的、被一部分人稱為其政界“革命者”的這一屆總統(tǒng)，在疫情面前也出現(xiàn)了大昏招，不然他連任幾無(wú)懸念。
在重壓之下產(chǎn)生偏差是難免的，此時(shí)，練好內(nèi)功，做足準(zhǔn)備，尋機(jī)應(yīng)變很重要。此處，不禁想起了愛(ài)德蒙·鄧蒂斯最后說(shuō)的那句話：“人類的一切智慧是包含在這四個(gè)字里面的：‘等待’和‘希望’！”
不過(guò)，等待希望的前提是做好充足準(zhǔn)備，并且要堅(jiān)持不放棄，既不放棄事，也不放棄人。