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14nm爭奪戰(zhàn)別有洞天

2019-08-01
關鍵詞: 14nm 半導體

  在半導體制造領域,,10nm,、7nm及更先進制程的競爭正在變得越來越不激烈,其主要原因自然是投入巨大,、風險高,,愿意進入的玩家越來越少,,目前只剩下臺積電、三星和英特爾這三家了,,這里顯然成為了賣方市場,,從各大客戶為獲得足夠的臺積電7nm產能而爭破頭這一點就可見一斑。

  先進產能競爭不激烈,,而成熟的28nm制程則已經顯得有些過剩,。此時,居于兩者中間位置的14nm制程顯然成為了當下的中堅力量,,承載著市場上絕大多數中高端芯片的制造,,特別是工業(yè)、汽車,、物聯網等,,擁有龐大的市場空間,14nm制程正當其時,。

  目前來看,,14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU,、礦機ASIC,、FPGA、汽車半導體等制造,。對于各廠商而言,該制程也是收入的主要來源,,特別是英特爾,,14nm是其目前的主要制程工藝,以該公司的體量而言,其帶來的收入可想而知,。而對于中國大陸本土的晶圓代工廠來說,,特別是中芯國際和華虹,正在開發(fā)14nm制程技術,,距離量產時間也不遠了,。這樣,在兩三年后,,隨著新產能的成熟,,14nm制程的市場格局值得期待。

  目前來看,,具有或即將具有14nm制程產能的廠商主要有7家,,分別是:英特爾、臺積電,、三星,、格羅方德、聯電,、中芯國際和華虹,。

  下圖所示為6家廠商的各種制程工藝量產時間,其中綠色部分為14nm的,。

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  圖源:西南證券

  執(zhí)著的英特爾與三星傳緋聞

  自2015年正式推出14nm制程后,,英特爾已經對其依賴了4年的時間,該制程也為這家半導體巨頭帶來了非??捎^的收入,。從Skylake(14nm)、Kaby Lake(14nm+),、Coffee Lake(14nm++),,到2018年推出的14nm+++,該公司一直在保持對14nm制程的更新,。而英特爾原計劃在2016年推出10nm,,但經歷了多次延遲,2019年才姍姍來遲,,從這里也可以看出該公司對14nm制程的倚重程度,。

  同為14nm制程,由于英特爾嚴格追求摩爾定律,,因此其制程的水平和嚴謹度是最高的,,就目前已發(fā)布的技術來看,英特爾持續(xù)更新的14nm制程與臺積電的10nm大致同級,。

  這里還可就具體的參數指標,,與三星和臺積電做個比較,英特爾于2014年發(fā)布了14nm制程,其節(jié)點每平方毫米有3750萬個晶體管,,臺積電16nm制程(該公司沒有14nm制程,,但其16nm與市場上的14nm同級)節(jié)點每平方毫米約有2900萬個晶體管,三星14nm節(jié)點每平方毫米約有3050萬個晶體管,。此外,,英特爾的14nm節(jié)點柵極長度為24nm,優(yōu)于臺積電的33nm,,也優(yōu)于三星的30nm,。英特爾14nm節(jié)點的鰭片高度為53nm,優(yōu)于臺積電的44nm,,以及三星的49nm,。

  今年5月,英特爾稱將于第3季度增加14nm制程產能,,以解決CPU市場的缺貨問題,。

  然而,英特爾公司自己的14nm產能已經滿載,,因此,,該公司投入15億美元,用于擴大14nm產能,,預計可在今年第3季度增加產出,。其14nm制程芯片主要在美國亞利桑那州及俄勒岡的D1X晶圓廠生產,海外14nm晶圓廠是位于愛爾蘭的Fab 24,,目前還在升級14nm工藝,。

  三星方面,該公司于2015年宣布正式量產14nm FinFET制程,,先后為蘋果和高通代工過高端手機處理器,。目前來看,其14nm產能市場占有率僅次于英特爾和臺積電,。

  前面提到,,英特爾的14nm產能吃緊,已經難以滿足市場需求,,在這樣的背景下,,今天6月,有媒體報道稱,,三星和英特爾正在就14nm Rocket Lake芯片的生產進行談判,。

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  自2018年下半年以來,英特爾在升級和建立用于生產10nm芯片的新生產線方面投入了大量資金,,但要想擴大規(guī)模還需要幾年時間,。在此期間,,英特爾必須提高其14nm芯片的產量。因此,,傳聞它將一部分CPU轉由三星代工,希望能夠解決產能不足的問題,。

  由于存儲芯片市場疲軟,,對三星的營收產生了很大影響,因此,,三星的晶圓代工產能利用率下降,,想尋找新客戶,高通和英特爾是其主要的爭取對象,。

  據報道,,三星將于明年第四季度開始大規(guī)模生產英特爾的14nm Rocket Lake芯片,如果此言不虛的話,,三星制造的首款CPU將于2021年上市,。

  不一樣的臺積電

  臺積電于2015下半年量產16nm FinFET制程。與三星和英特爾相比,,盡管它們的節(jié)點命名有所不同,,三星和英特爾是14nm,臺積電是16nm,,但在實際制程工藝水平上處于同一世代,。

  到2018年第二季度,臺積電的16nm和20nm制程對該公司的營收貢獻率為25%,,主要產品分為兩大類:一是邏輯器件,,包括中高端手機AP/SoC、基帶芯片,、CPU,、GPU、礦機ASIC,,以及FPGA等,;二是射頻芯片,包括高端手機的WIFI,、藍牙,、NFC芯片,5G毫米波芯片,,以及汽車電子用芯片等,。

  例如,寒武紀的MLU100,,以及比特大陸開發(fā)的AI張量計算芯片BM1680,,均采用了臺積電的16nm工藝制造,。

  格羅方德與聯電14nm制程占比有限

  2018年8月,格羅方德宣布放棄7nm LP制程研發(fā),,將更多資源投入到12nm和14nm制程,。

  據悉,格羅方德制定了兩條工藝路線圖:一是FinFET,,這方面,,該公司有14LPP和新的12LPP(14LPP到7LP的過渡版本);二是FD-SOI,,格羅方德目前在產的是22FDX,,當客戶需要時,還會發(fā)布12FDX,。

  因此,,14nm是格羅方德最先進的主流制程工藝,位于美國紐約州馬耳他,,這里除了14nm,,還有28nm的,最大產能為6萬片晶圓/月,,主要采用12英寸晶圓,。主要用于代工高端處理器。目前來看,,14nm產能占其總營收的比例較小,。

  聯電方面,該公司位于臺南的Fab 12A于2002年進入量產,,目前已運用14nm制程為客戶代工產品,。

  然而,聯電的14nm制程占比只有3%左右,,并不是其主力產線,。這與該公司的發(fā)展策略直接相關,聯電重點發(fā)展特殊工藝,,無論是8吋廠,,還是12吋,該公司會聚焦在各種新的特殊工藝發(fā)展上,,尤其是針對物聯網,、5G和汽車電子這些在未來具有巨大市場和發(fā)展前景的應用領域,聯電的汽車電子業(yè)務,,最近幾年的年增長率都超過了30%,。包括RF、MEMS,、LCD Driver IC,、OLED Driver IC等領域,。

  14nm FinFET制程方面,聯電于2017年初開始量產,,該公司還開發(fā)了第二套14nm平臺,,但是,在繼續(xù)投資14nm制程方面,,該公司持保守態(tài)度,。

  中國大陸14nm制程呼之欲出

  相對于美、韓和臺灣地區(qū),,中國大陸在14nm制程方面是絕對的跟隨者,經過多年的研發(fā)努力,,取得了一定的突破,,距離量產時間也不遠了,有望于2020年實現,,中芯國際將扮演主要的推動者,,其次是華虹集團的華力微電子。

  中芯國際方面,,其14nm FinFET已進入客戶試驗階段,,2019年第二季在上海工廠投入新設備,規(guī)劃下半年進入量產階段,,未來,,其首個14nm制程客戶很可能是手機芯片廠商。據悉,,2019年,,中芯國際的資本支出由2018年的18億美元提升到了22億美元。

  2019年2月,,中芯國際聯席首席執(zhí)行官梁孟松指出:“我們努力建立先進工藝全方位的解決方案,,特別專注在FinFET技術的基礎打造,平臺的開展,,以及客戶關系的搭建,。目前,中芯國際14nm技術進入客戶驗證階段,,產品可靠度與良率已進一步提升,。同時,12nm的工藝開發(fā)也取得突破,?!?/p>

  據悉,中芯國際14nm制程量產主要分三個階段:第一階段是成本>ASP,,第二階段成本與 ASP相抵,,第三階段成本<ASP,。這三個階段需要控制產能逐步爬升,產品品類也需要慎重選擇,。第一階段主要聚焦高端客戶,、多媒體應用等,第二階段聚焦中低端移動應用,,并且在 AI,、礦機、區(qū)塊鏈等應用有所準備,。第三階段為實現高 ASP,,會發(fā)展射頻應用。

  華力微電子方面,,在年初的SEMICON China 2019先進制造論壇上,,該公司研發(fā)副總裁邵華發(fā)表演講時表示,華力微電子今年年底將量產28nm HKC+工藝,,2020年底將量產14nm FinFET工藝,。

  結語

  目前來看,英特爾,、三星和臺積電依然是14nm制程的主力軍,,也是它們主要的營收來源,其次是格羅方德和聯電,,但這兩家的14nm產能相對來說很有限,,而且也不是它們的發(fā)展重點。因此,,在這個有巨大營收規(guī)模的市場,,前三大玩家都在積極發(fā)展10nm、7nm及更先進制程,,第四和第五玩家的產能又很有限的情況下,,給了我國本土晶圓代工廠商不錯的發(fā)展機遇,關鍵是要抓緊時間量產,,并保證產能和良率,。只要跟對了時間點,還是大有可為的,。


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