12月11日,，華虹集團(tuán)旗下的12英寸晶圓代工廠上海華力與聯(lián)發(fā)科共同宣布：基于上海華力28nm低功耗工藝平臺(tái)的一顆無(wú)線通訊數(shù)據(jù)處理芯片成功進(jìn)入量產(chǎn)階段,。

至此，除了中芯國(guó)際之外,，又有一家大陸晶圓代工廠具備了28nm制程的量產(chǎn)能力,。

隨著研發(fā)難度和生產(chǎn)工序的增加,，IC制程演進(jìn)的性價(jià)比提升趨于停滯,，造成了“28nm長(zhǎng)制程”的現(xiàn)象。20nm和16/14nm制程的成本一度高于28nm,，這是摩爾定律運(yùn)行60多年來(lái)首次遇到制程縮小但成本不降反升的問(wèn)題,。

由于性價(jià)比提升一直以來(lái)都被視為摩爾定律的核心意義，所以20nm以下制程的成本上升問(wèn)題一度被認(rèn)為是摩爾定律開始失效的標(biāo)志,，而28nm作為最具性價(jià)比的制程工藝則被認(rèn)為將長(zhǎng)期活躍于市場(chǎng),。

圖：IBS認(rèn)為28nm制程市場(chǎng)占比將長(zhǎng)期穩(wěn)定（來(lái)源：IBS）

成本優(yōu)勢(shì)

在設(shè)計(jì)成本不斷上升的情況下，只有少數(shù)客戶能負(fù)擔(dān)得起轉(zhuǎn)向高級(jí)節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用,。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì),，16nm /14nm芯片的平均IC設(shè)計(jì)成本約為8000萬(wàn)美元,，而28nm體硅制程器件約為3000萬(wàn)美元，設(shè)計(jì)7nm芯片則需要2.71億美元,。IBS的數(shù)據(jù)顯示：28nm體硅器件的設(shè)計(jì)成本大致在5130萬(wàn)美元左右,，而7nm芯片需要2.98億美元。 對(duì)于多數(shù)客戶而言,，轉(zhuǎn)向16nm/14nm的FinFET制程太昂貴了,。

就單位芯片成本而言，28nm優(yōu)勢(shì)明顯,，將保持較長(zhǎng)生命周期,。一方面，相較于40nm及更落后制程,，28nm工藝在頻率調(diào)節(jié),、功耗控制、散熱管理和尺寸壓縮方面具有顯著的優(yōu)勢(shì),。另一方面,，由于20nm及更先進(jìn)制程采用FinFET技術(shù)，維持高參數(shù)良率以及低缺陷密度難度加大,，每個(gè)邏輯閘的成本都要高于28nm制程,。

28nm工藝處于32nm和22nm之間，業(yè)界在更早的45nm階段引入了high-k值絕緣層/金屬柵極（HKMG）工藝,，在32nm處引入了第二代 high-k 絕緣層/金屬柵工藝,，這些為28nm的逐步成熟打下了基礎(chǔ)。而在之后的先進(jìn)工藝方面,，從22nm開始采用FinFET（鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）等,。可見,，28nm正好處于制程過(guò)渡的關(guān)鍵點(diǎn)上,，這也是其性價(jià)比高的一個(gè)重要原因所在。 

雖然高端市場(chǎng)會(huì)被 7nm,、10nm以及14nm/16nm工藝占據(jù),，但40nm、28nm等并不會(huì)退出,。 如28nm~16nm工藝現(xiàn)在仍然是臺(tái)積電的營(yíng)收主力,，中芯國(guó)際則在持續(xù)提高28nm良率。

2015~2016年,，28nm工藝主要用于手機(jī)應(yīng)用處理器和基帶,，同時(shí)，機(jī)頂盒和數(shù)字電視等市場(chǎng)需求不斷提升,，預(yù)計(jì)2019~2020年,，28nm工藝將滲透到混合信號(hào)產(chǎn)品和ISP芯片領(lǐng)域,， 不斷涌現(xiàn)的新應(yīng)用將促使28nm制程保持較長(zhǎng)的時(shí)間窗口。據(jù)IBS估算,，2014年全球28nm晶圓需求量為291萬(wàn)片,，2018年將增至430萬(wàn)片，預(yù)計(jì)2024年將緩減至351萬(wàn)片,。

群雄爭(zhēng)霸28nm

目前,，行業(yè)內(nèi)的晶圓代工企業(yè)主要包括以下幾家：臺(tái)積電，GF（格芯）,，聯(lián)電（UMC）,，三星，中芯國(guó)際（SMIC）,，華虹,，TowerJazz，力晶和世界先進(jìn)等,，另外,，IDM大廠Intel和ST也會(huì)提供一些晶圓代工業(yè)務(wù)。

然而,，在這些廠商中,，TowerJazz，力晶和世界先進(jìn)等代工廠主要面向8英寸晶圓的特種工藝,，最高水平的制程也就是90nm,，幾乎不涉及28nm制程業(yè)務(wù)（即使有，市占率也很少,，不足3%）,。下圖為世界先進(jìn)的制程概況。

圖源：世界先進(jìn)官網(wǎng)

此外,，Intel的制造水平雖然很高,，但其主要制造邏輯和存儲(chǔ)IC，工藝一般都很先進(jìn),，所以涉及28nm制程有限,。

因此，行業(yè)內(nèi)的28nm制程主要在臺(tái)積電,，GF,，聯(lián)電,，三星和中芯國(guó)際這5家之間競(jìng)爭(zhēng),，另外就是剛剛宣布量產(chǎn)聯(lián)發(fā)科28nm芯片的華虹旗下的華力微電子。

下面看一下各家導(dǎo)入28nm制程的時(shí)間點(diǎn),。

臺(tái)積電于2011年開始導(dǎo)入28nm制程量產(chǎn),，并在2012年攻克了28nm HKMG制程,，三星則是在2012年實(shí)現(xiàn)了28nm的量產(chǎn)，并于2013年導(dǎo)入了 28nm HKMG,，而GF和UMC稍晚一些,，于2013年開始量產(chǎn)，中芯國(guó)際則是在2015年開始導(dǎo)入28nm制程量產(chǎn)的,，并于今年8月宣布完成28nm HKMG的研發(fā),。

臺(tái)積電

臺(tái)積電的28nm制程在2011年投入量產(chǎn)后，營(yíng)收占比只用了一年時(shí)間就從2%爬升到了22%,，迅速擴(kuò)張的先進(jìn)產(chǎn)能幫助臺(tái)積電在每一個(gè)先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)都能搶占客戶資源,、擴(kuò)大先發(fā)優(yōu)勢(shì)，并使其產(chǎn)能結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,，用更高的產(chǎn)品附加值帶來(lái)了更高的毛利率,。

28nm制程是臺(tái)積電的核心業(yè)務(wù)，制程良率在90%以上,，28nm制程營(yíng)收占其總營(yíng)收的比例為：2016年時(shí)26%,，2017和2018年都是23%，這個(gè)比例僅次于其同期16/20nm制程的28%,，25%和25%,，是該公司的第二大業(yè)務(wù)版塊。

中芯國(guó)際

作為中國(guó)大陸第一家制程工藝達(dá)到28納米,，并且同時(shí)提供28納米PolySiON(多晶硅),、28納米HKMG工藝的晶圓代工企業(yè)，中芯國(guó)際在國(guó)內(nèi)有多個(gè)工廠,，而其28納米制程產(chǎn)品主要在位于北京的兩座中芯北方工廠生產(chǎn),，分別是FAB B2和FAB B3，尤以FAB B3為主力產(chǎn)線,。

該公司28nm制程的收入貢獻(xiàn)從2016年的1.6%增至2017年的8.0%,，2018年Q3 略降至 7.1%，主要原因在于其28nm以較為低端的 PolySion 工藝為主,，HKMG 產(chǎn)能及良率尚不高,，同時(shí)，全球28nm產(chǎn)能目前處于過(guò)剩狀況,。中芯國(guó)際28nm HKMG 的升級(jí)工藝 HKC+,，對(duì)標(biāo)臺(tái)積電的28nm HPC+，該工藝可以顯著提升性能,、降低功耗,，有望開拓部分智能手機(jī)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)。

中芯國(guó)際第二代HKMG，即HKC+預(yù)計(jì)于2019上半年量產(chǎn),，有望拉動(dòng)28nm收入回升,。此外，該公司的14nm FinFET已于近期開始導(dǎo)入客戶,，預(yù)計(jì)2019下半年量產(chǎn),。

對(duì)于中芯國(guó)際來(lái)說(shuō)，28nm屬于先進(jìn)制程,，表面上看其占比提升應(yīng)該會(huì)提高該公司晶圓的出廠均價(jià),。但實(shí)際情況確是晶圓的出廠均價(jià)從2016年末的743美元/片（8英寸約當(dāng)晶圓）逐季下跌至2017年末的700美元/片（8英寸約當(dāng)晶圓），全年跌幅達(dá) 5.8%,。

在中芯國(guó)際的 4Q17 電話會(huì)議上,，CEO趙海軍表示：競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的28nm已經(jīng)是成熟制程，可以憑借折舊周期以及良率優(yōu)勢(shì)進(jìn)行高強(qiáng)度的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng),。目前28nm產(chǎn)品的價(jià)格對(duì)中芯國(guó)際的壓力非常大,，導(dǎo)致這部分產(chǎn)品的產(chǎn)能爬坡過(guò)程給總體毛利率帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，公司目前對(duì)于 28nm的擴(kuò)產(chǎn)事宜采取謹(jǐn)慎態(tài)度,。

聯(lián)電

對(duì)于重點(diǎn)發(fā)展特殊工藝的聯(lián)電來(lái)說(shuō),，28nm是其重點(diǎn)業(yè)務(wù)版塊，為此,，該公司還放棄了14nm以下先進(jìn)制程的研發(fā)工作,。

對(duì)于目前市場(chǎng)上28nm產(chǎn)能有些過(guò)剩，使得各代工廠在這個(gè)節(jié)點(diǎn)上面臨的挑戰(zhàn)逐年增加這一問(wèn)題,，聯(lián)電總經(jīng)理簡(jiǎn)山杰先生表示：“我們的28nm poly產(chǎn)能是滿載的,，而28nm HKMG還有些空余。過(guò)去,，28nm HKMG主要用于手機(jī)的基帶和AP芯片制造,，而隨著先進(jìn)制程的逐步成熟，如14nm,、10nm,，以及最新的7nm工藝，手機(jī)處理器都在向這些制程上轉(zhuǎn),，這就導(dǎo)致28nm HKMG產(chǎn)能利用率下降,。一種解決方法就是將更多中小客戶的需要引入到28nm HKMG上來(lái)，當(dāng)然,，這需要一定的時(shí)間積累,。這方面，UMC目前都20多產(chǎn)品在這條線上,，而且量在穩(wěn)步增加,，”

據(jù)悉,，UMC的28nm HPC+工藝已經(jīng)就緒，這樣,，新的客戶會(huì)不斷補(bǔ)充進(jìn)來(lái),，以提升產(chǎn)能利用率,。

另外,，在特殊工藝方面，LCD Driver IC,、OLED Driver IC量很大,，多數(shù)采用的是80nm、40nm工藝,，在此基礎(chǔ)上,，UMC準(zhǔn)備將這些IC制造導(dǎo)入到28nm上來(lái)。另外,，在MCU的特殊工藝方面,，UMC也在持續(xù)發(fā)展，總的來(lái)說(shuō),，就是希望28nm產(chǎn)線的內(nèi)容更加多樣化,，產(chǎn)能利用率更高。

近期,，某歐系外資機(jī)構(gòu)在聯(lián)電最近的財(cái)報(bào)會(huì)后發(fā)布了研究報(bào)告,，指出聯(lián)電財(cái)報(bào)顯示其第四季業(yè)績(jī)展望遜于預(yù)期，28nm因市場(chǎng)新產(chǎn)能開出,，會(huì)使明年出現(xiàn)供過(guò)于求的態(tài)勢(shì),，聯(lián)電營(yíng)運(yùn)的壓力正在加大。

報(bào)告進(jìn)一步指出,，預(yù)期聯(lián)電與其他晶圓代工廠將在2019年面臨產(chǎn)能利用率和利潤(rùn)率下行的壓力,，這主要源于缺乏在先進(jìn)制程上的突破點(diǎn)、消費(fèi)類/汽車/PC等需求放緩,，以及加密貨幣ASIC客戶從28/14nm轉(zhuǎn)向臺(tái)積電7nm制程等挑戰(zhàn),。

SOI的崛起

近幾年，SOI工藝快速崛起,，這在很大程度上得益于格芯（GF）的大力推動(dòng),。

業(yè)內(nèi)關(guān)于FD-SOI與FinFET工藝的優(yōu)劣歷來(lái)各執(zhí)一詞，盡管或許FinFET目前在高密集運(yùn)算（能耗大,，比較熱）占據(jù)上風(fēng),，但FD-SOI卻在低功耗，防輻射,，低軟錯(cuò)誤率,，耐高溫和EMC,，和車載可靠性方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前采用FinFET工藝的主要有英特爾,、臺(tái)積電,、中芯國(guó)際、聯(lián)電等,，而IBM,、意法半導(dǎo)體、三星,、高塔半導(dǎo)體,、格芯等卻是FD-SOI工藝的忠實(shí)擁躉。

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,，對(duì)于SOI工藝來(lái)說(shuō),，28nm制程更具優(yōu)勢(shì)，可以撐很久,，而且當(dāng)工藝再往前演進(jìn)時(shí),，SOI會(huì)越來(lái)越有優(yōu)勢(shì)。28nm算是一個(gè)分界點(diǎn),。到了這個(gè)節(jié)點(diǎn),，工藝可以很輕松的轉(zhuǎn)換到SOI，而且目前有越來(lái)越多的EDA工具支持這種轉(zhuǎn)變,。

在制程方面,，Globalfoundries采取雙路線圖方案，即SOI與FinFET,，但該公司更看重特種工藝的研發(fā)工作,，為此，它們于今年夏天宣布放棄12nm以下先進(jìn)制程的研發(fā)工作,。

在FD SOI方面,，該公司在與三星的28nm FD SOI工藝進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，而后者今年推出了新的18nm FD SOI,。對(duì)此,，Globalfoundries表示，我們很高興看到三星也參與其中,，這有助于讓更多的人進(jìn)入該市場(chǎng),。

三星是FD-SOI的重要推動(dòng)力量。由于摩爾定律發(fā)展到28nm工藝節(jié)點(diǎn)的時(shí)候,，出現(xiàn)了不同以往的情況,，即從28nm開始，再向更高節(jié)點(diǎn)發(fā)展,，如20,、16,、14、10,、7nm等,，集成電路中每個(gè)晶體管的成本不再下降，而是上升,。

三星認(rèn)為28nm工藝更適合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在成本,、功耗和性能方面的要求，特別是MCU和傳感器產(chǎn)品,。因此,，三星LSI推出了“28FDS”技術(shù)和產(chǎn)品,，并于2016年開始量產(chǎn),。

三星Foundry業(yè)務(wù)部門的發(fā)展路徑主要分為兩條，從28nm節(jié)點(diǎn)開始,，一條是按照摩爾定律繼續(xù)向下發(fā)展,，不斷提升FinFET的工藝節(jié)點(diǎn)，從14nm到目前的7nm,，進(jìn)而轉(zhuǎn)向下一步的5nm和3nm.

另一條線路就是FD-SOI工藝,，該公司還利用其在存儲(chǔ)器制造方面的技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)，著力打造eMRAM,，以滿足未來(lái)市場(chǎng)的需求,。

實(shí)際上，三星在MRAM研發(fā)方面算是起步較早的廠商,，2002年就開始了這項(xiàng)工作,，并于2005年開始進(jìn)行STT-MRAM的研發(fā)，之后不斷演進(jìn),，到了2014年,，生產(chǎn)出了8Mb的eMRAM。

三星28FDSOI嵌入式NVM分兩個(gè)階段,。 第一個(gè)是2017年底之前的電子貨幣風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn),，第二個(gè)是2018年底之前的eMRAM風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)。

然而,，提供28nm嵌入式非易失性存儲(chǔ)器具有挑戰(zhàn)性,。普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，將閃存轉(zhuǎn)換為28nm是不現(xiàn)實(shí)的,，MRAM,，相變存儲(chǔ)器（PCM）和電阻性RAM（ReRAM）等其他選項(xiàng)缺乏工程成熟度。

而eFlash的問(wèn)題包括28nm的耐用性和功耗方面的困難,。

三星于2017年研制出了業(yè)界第一款采用28FDS工藝的eMRAM測(cè)試芯片,。

另外,，據(jù)三星Foundry業(yè)務(wù)總經(jīng)理ES Jung介紹，該公司已經(jīng)不像2016年那樣,，只是固守在28FDS,，而是開始向18FDS（18nm的FD-SOI）進(jìn)發(fā)?？磥?lái),，三星對(duì)SOI的樂(lè)觀程度有增無(wú)減，估計(jì)很快會(huì)看到更新的SOI產(chǎn)品推出,。

Globalfoundries一直關(guān)注嵌入式MRAM,，但其他公司正在提供替代品，例如,，三星在其28nm FDSOI上提供嵌入式MRAM和閃存選項(xiàng),，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）已選擇28nm FDSOI上的相變存儲(chǔ)器（PCM），并實(shí)現(xiàn)了汽車應(yīng)用的高端微控制器出樣,。

還能興盛多久,？

28nm雖然是個(gè)很不錯(cuò)的高性價(jià)比制程，但各代工企業(yè)在該節(jié)點(diǎn)處的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈,，除了臺(tái)積電,、聯(lián)電、,、三星,、格芯及中芯國(guó)際之外，眼下華虹也加入了戰(zhàn)團(tuán),。

由于臺(tái)積電技術(shù)突破最早,，目前憑借較小的折舊壓力打低價(jià)戰(zhàn)來(lái)獲得更多的市場(chǎng)份額，加上整個(gè)制程擴(kuò)產(chǎn)相對(duì)激進(jìn),，供大于求,，給其它幾家廠商的毛利率帶來(lái)很大壓力。

對(duì)于這樣的市況,，國(guó)泰君安證券分析師王聰認(rèn)為：先進(jìn)制程的性能和功耗逐代優(yōu)化幅度并未減小,，客戶依然愿意支付更高價(jià)格來(lái)使用最新制程工藝生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。對(duì)先進(jìn)制程最敏感的當(dāng)屬手機(jī)處理器領(lǐng)域,，蘋果,、高通、三星,、華為海思,、聯(lián)發(fā)科等SoC大廠之間在性能上的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，一旦落后一代就會(huì)產(chǎn)生20%~40%的綜合性能差距,，這在更迭迅速的消費(fèi)電子市場(chǎng)是不可接受的,。因此,，手機(jī)處理器廠商都是頂尖制程的忠實(shí)客戶，不惜花費(fèi)重金爭(zhēng)奪最先進(jìn)制程的產(chǎn)能,。

客戶對(duì)于先進(jìn)產(chǎn)能的旺盛需求在最新制程的產(chǎn)能爬坡速度上有很直觀的體現(xiàn),。以第一梯隊(duì)的臺(tái)積電為例，雖然每一代制程的推出間隔正在逐步放緩,，例如：45nm到28nm之間相隔9個(gè)季度,，28nm到16/20nm之間相隔11個(gè)季度，16/20nm到10nm之間相隔12個(gè)季度,，但從65nm以后的歷次新制程產(chǎn)能爬坡情況來(lái)看,，新制程量產(chǎn)后的擴(kuò)產(chǎn)和替代速度正在迅速加快：40/45nm制程的產(chǎn)能占比從0提升到20%耗時(shí)9個(gè)季度，28nm制程耗時(shí)7個(gè)季度,， 16/20nm制程耗時(shí)5個(gè)季度,，而10nm制程只耗時(shí)3個(gè)季度。

那么在自身產(chǎn)能過(guò)剩,，以及先進(jìn)制程量產(chǎn)速度不斷加快的雙重壓力下,，28nm制程在未來(lái)幾年的市況和命運(yùn)走向如何呢,？拭目以待吧,。