隨著新能源汽車,、自動駕駛,、家電等領(lǐng)域需求的快速增長,,最為緊缺的28nm及以上成熟制程芯片的供應(yīng)似乎成為關(guān)注的焦點(diǎn),。
Gartner數(shù)據(jù)顯示,,預(yù)計(jì)全球芯片制造商今年將向資本支出投入約1460億美元,,比上一年增長約三分之一,,但據(jù)其估計(jì),,每6美元中只有不到1美元專門用于目前面臨最長積壓的所謂傳統(tǒng)芯片,。成熟工藝投入的不足讓人對當(dāng)前擴(kuò)產(chǎn)的“遠(yuǎn)水能否救得了近火”產(chǎn)生懷疑。
然而,,這并不阻礙各大晶圓代工廠28nm的擴(kuò)建步伐,,半導(dǎo)體行業(yè)的賭注仍在繼續(xù)。
“優(yōu)等生”28nm曾被“冷落”
眾所周知,,28nm是成熟工藝中的重要節(jié)點(diǎn),,區(qū)分了先進(jìn)制程與成熟制程,由臺積電于2011年率先推出,,此后,,三星、格芯,、中芯國際等大廠也接連宣布突破了28nm,。
比上:與40nm工藝相比,28nm柵密度更高,、晶體管的速度提升了約50%,,每次開關(guān)時(shí)的能耗則減小了50%。在成本幾乎相同的情況下,,使用28nm工藝可以給產(chǎn)品帶來更加良好的性能優(yōu)勢,。
對比之下:16nm節(jié)點(diǎn)之后要用上FinFET晶體管技術(shù),晶圓制造成本會上升至少50%以上,。此前市場研究機(jī)構(gòu)IBS數(shù)據(jù)顯示,,28nm之后芯片的成本迅速上升,,28nm工藝的成本為0.629億美元,5nm將增至4.76億美元,。
再加上過去多年的設(shè)備折舊完成,,我們可以預(yù)見28nm在這些制程中有著高性能、低功耗和低成本等優(yōu)勢,。此外,,28nm適用范圍也十分廣泛,能夠滿足手機(jī),、電腦,、IoT和各類消費(fèi)電子相關(guān)芯片需求。眾多優(yōu)勢之下,,28nm迎來了它的“高光時(shí)刻”,。
據(jù)Omdia數(shù)據(jù)顯示,2013年是28nm制程的普及年,,2015~2016年間,,28nm工藝開始大規(guī)模用于手機(jī)應(yīng)用處理器和基帶。隨著技術(shù)的成熟,,28nm工藝產(chǎn)品市場需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢,,并且這種高增長態(tài)勢持續(xù)到2017年。
或許是當(dāng)時(shí)的28nm太過“誘人”,,引得眾多廠商加碼布局,。到了2018年,媒體的報(bào)道紛紛表示,,全球28nm呈現(xiàn)產(chǎn)能過剩格局,,臺積電、聯(lián)電等都面臨產(chǎn)能過剩的危機(jī),。
當(dāng)時(shí)的臺積電在回顧18年Q3業(yè)績時(shí)曾表示,,28nm目前全球產(chǎn)能過剩問題嚴(yán)重,未來幾年都將處于供給過剩的情況,。為了應(yīng)對于此,,公司積極開發(fā)特殊工藝,以此來增強(qiáng)客戶粘性,。此后,,臺積電28nm的產(chǎn)能開始下降。
聯(lián)電也不例外,。2018年,,在聯(lián)電Q3財(cái)報(bào)會后,歐系外資研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為,從聯(lián)電財(cái)報(bào)釋出2018年第四季業(yè)績展望遜于預(yù)期,、28nm因市場新產(chǎn)能開出使明年將供過于求的態(tài)勢來看,,聯(lián)電營運(yùn)基本面修正的壓力正在加大,預(yù)估其恐將在2018年第四季與2019年第一季面臨營運(yùn)虧損的局面,。
并且從聯(lián)電2018年第四季財(cái)務(wù)報(bào)告來看,,確實(shí)營運(yùn)虧損。18年Q4,,聯(lián)電合并營業(yè)收入為新臺幣355.2億元(約11.5億美元),,與去年同期的新臺幣366.3億元相比減少3.0%。歸屬母公司虧損為新臺幣17.1億元,。
由此可見,,2018年28nm的過剩危機(jī)對臺積電、聯(lián)電兩大代工廠都帶來了不小的壓力,。
同時(shí),,隨著先進(jìn)制程的不斷突破,28nm對于晶圓代工廠來說“賺錢”價(jià)值也在下降,。
管理咨詢公司Bain & Co.稱,,截至今年,用于先進(jìn)芯片的5nm晶圓的售價(jià)約為 17,000 美元,,可讓應(yīng)用程序在 iPhone 13 等最新款智能手機(jī)上運(yùn)行。相比之下,,28nm晶圓的價(jià)格約為 3,000 美元,,即使考慮到設(shè)備折舊,兩者之間的回報(bào)差距可以說是十分明顯,。
再加上,,未來市場供需存在不確定性,擴(kuò)充成熟制程可能造成產(chǎn)能過剩,。種種因素之下,,這幾年,臺積電等廠商幾乎都把重點(diǎn)投向了先進(jìn)制程,。
然而世事難料,,在疫情這只突如其來的“蝴蝶”翅膀的扇動下,一切都變得不一樣了,?!罢?jīng)濟(jì)”帶來的消費(fèi)電子以及新能源汽車、5G,、AIoT 等新應(yīng)用的快速興起,,讓多年不再擴(kuò)產(chǎn)的成熟制程迎來了爆發(fā)式的需求增長,供需嚴(yán)重失衡,,持續(xù)沖擊著眾多的行業(yè),。
至此,,臺積電再次扛起了28nm大旗,而聯(lián)電,、格芯則憑借戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢,,在這個(gè)節(jié)點(diǎn)攻城拔寨,中芯國際也在鉆研多年后,,迎來了28nm好時(shí)機(jī),。
晶圓代工廠的“跑馬圈地”
面對驚人的28nm需求,今年以來,,臺積電,、聯(lián)電、格芯,、中芯國際,、力積電等代工廠紛紛擴(kuò)產(chǎn)。其中,,作為全球晶圓代工龍頭的臺積電勢頭最為兇猛,,明確在我國的江蘇省南京市、臺灣省高雄市以及日本的熊本縣三地?cái)U(kuò)產(chǎn)建廠,。
此外,,聯(lián)電也斥巨資擴(kuò)大臺灣省臺南市Fab12A P6廠區(qū)產(chǎn)能,中芯國際新增兩個(gè)地區(qū)的28nm產(chǎn)能,,格芯則是繼續(xù)加大德國的28nm產(chǎn)能,,力積電銅鑼廠也已動工。
臺積電
今年4月,,臺積電召開臨時(shí)董事會,,通過資本預(yù)算案28.87億美元(約合新臺幣794億元),將用于擴(kuò)充南京廠28nm成熟制程產(chǎn)能,,預(yù)計(jì)擴(kuò)增月產(chǎn)能達(dá)4萬片,。
臺積電表示,南京廠目前月產(chǎn)能為2萬片12英寸晶圓,,主要生產(chǎn)16nm制程,;為解決產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性短缺問題,將會在南京廠建置28nm成熟制程產(chǎn)能,,預(yù)計(jì)2022年下半年開始量產(chǎn),,2023年中期達(dá)到4萬片月產(chǎn)能的建置。
這在當(dāng)時(shí)引起了廣泛討論,,而到了下半年,,臺積電更是一口氣新增熊本和高雄兩座新廠。
11月9日,臺積電與索尼全資子公司索尼半導(dǎo)體共同宣布,,臺積電將在日本熊本縣設(shè)立子公司Japan Advanced Semiconductor Manufacturing(JASM),。臺積電表示,初期預(yù)估資本支出約70億美元,,JASM將于2022年開始興建特殊技術(shù)晶圓廠,,并于2024年底前開始生產(chǎn),采用22nm及28nm制程提供專業(yè)集成電路制造服務(wù),,月產(chǎn)能達(dá)4.5萬12英寸晶圓,,這案并獲日本政府承諾支持。
宣布在日本建廠的同一天,,臺積電也宣布將于高雄設(shè)立生產(chǎn)7nm及28nm的晶圓廠,。該消息也于10日的臺灣“中時(shí)電子報(bào)”中被證實(shí),臺積電高雄廠預(yù)計(jì)于2022年開始動工,,并于2024年開始量產(chǎn),。
據(jù)臺媒中央社9月報(bào)道,臺積電中油高雄煉油廠舊址將興建2座12英寸晶圓廠,,包括第一期月產(chǎn)能4萬片的7nm及6nm晶圓廠,,及第二期月產(chǎn)能2萬片的28nm及22nm晶圓廠。
今年7月,,臺積電供應(yīng)鏈曾表示,,不少28nm制程設(shè)備已停產(chǎn),但為支應(yīng)臺積電未來驚人的需求,,設(shè)備商須配合設(shè)法重新生產(chǎn),。可想臺積電此次28nm擴(kuò)產(chǎn)勢頭之兇猛,。
聯(lián)電
相比前幾年臺積電卯足勁研發(fā)先進(jìn)制程,聯(lián)電早在2018年就宣布放棄12nm以下先進(jìn)工藝投資,,28nm等成熟制程節(jié)點(diǎn)自然成為其主要專注所在,。然而,面對市場的需求,,聯(lián)電也難以招架,。
聯(lián)電總經(jīng)理簡山杰9月初表示,聯(lián)電2021年產(chǎn)能已銷售一空,,現(xiàn)階段與客戶洽談的是明年產(chǎn)能,,客戶傾向談長期合作及簽訂長期合約。如此一來,,擴(kuò)產(chǎn)也是必然的趨勢,。
4月,聯(lián)電宣布將與多家全球領(lǐng)先的客戶共同攜手,透過全新的雙贏合作模式,,擴(kuò)充在臺南科學(xué)園區(qū)的12英寸廠Fab12A P6廠區(qū)的產(chǎn)能,,預(yù)計(jì)2023年第2季投入生產(chǎn),規(guī)劃總投資金額約新臺幣1000億元,。
聯(lián)電指出,,P6產(chǎn)能擴(kuò)建計(jì)劃預(yù)計(jì)于2023年第二季投入生產(chǎn),屆時(shí)將配備28nm生產(chǎn)機(jī)臺,,未來可延伸至14nm的生產(chǎn),,能直接配合客戶未來制程進(jìn)展的升級需求。據(jù)悉,,聯(lián)電臺南科學(xué)園區(qū)Fab 12A P6廠區(qū)將采28nm制程,,產(chǎn)能2.75萬片。
格芯
格芯是全球第四大晶圓代工廠,。目前,,格芯的全球制造格局是,40nm主要位于新加坡,, 28nm主要位于德國,,14nm則主要位于美國。今年6月,,格芯曾宣布將斥資 60 億美元擴(kuò)大其在新加坡,、德國和美國工廠的產(chǎn)能。其中對德國的投資預(yù)計(jì)為10億元,。
8月,,格芯對外透露了投資10億美元對德國德累斯頓(Dresden)晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。Isaiah Research認(rèn)為,,22/28nm方面,,格芯在德國的產(chǎn)能可能會在年底達(dá)到月產(chǎn)6萬至6.5萬片,三星,、美格納,、Anapass、硅芯片或是潛在客戶,。
力積電
面對目前市場對成熟制程芯片需求的大爆發(fā),,今年3月,力積電第9個(gè)廠區(qū)銅鑼廠正式開工,。彼時(shí),,力積電舉行銅鑼12英寸晶圓廠動工典禮,總投資金額高達(dá)2780億元新臺幣,,聚焦1x到50nm的成熟制程,。完工后總產(chǎn)能將達(dá)每月10萬片,,預(yù)計(jì)2023年分期投產(chǎn),初期規(guī)劃產(chǎn)能為每月2.5萬片,,滿載年產(chǎn)值可望超過600億元新臺幣,。
中芯國際
今年,中芯國際接連宣布在上海,、深圳兩地建廠,,可見其在成熟制程的產(chǎn)能需求仍在上升。
3月17日晚,,中芯國際發(fā)布公告稱,,公司和深圳政府(透過深圳重投集團(tuán))(其中包括)擬以建議出資的方式設(shè)立晶圓廠,重點(diǎn)生產(chǎn)28納米及以上的集成電路和提供技術(shù)服務(wù),,旨在實(shí)現(xiàn)最終每月約40000片12英寸晶圓的產(chǎn)能,。預(yù)期將于2022年開始生產(chǎn),項(xiàng)目新投資額估計(jì)為23.5億美元,。
9月,,中芯國際再次發(fā)布公告稱,和中國(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)管理委員會簽署合作框架協(xié)議,,有意在上海臨港自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)共同成立合資公司,,將規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能為 10 萬片/月的 12 英寸晶圓代工生產(chǎn)線項(xiàng)目,聚焦于提供 28 nm及以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)的集成電路晶圓代工與技術(shù)服務(wù),。該項(xiàng)目計(jì)劃投資約88.7億美元,,該合資公司注冊資本金擬為55億美元。
“熱鬧”的2024年
顯然,,各大代工廠的加碼布局將28nm制程節(jié)點(diǎn)推上了新高度,,而從投產(chǎn)時(shí)間來看,2024年,,28nm領(lǐng)域或許會更加熱鬧,。
根據(jù)IHS Markit預(yù)測,全球晶圓代工市場的規(guī)模將在2025年達(dá)到961億美元,,其中28nm以上的成熟制程占比將達(dá)到48%,。
各大晶圓代工廠28nm廠的布局
從上圖來看,除了已經(jīng)量產(chǎn)的工廠外,,新擴(kuò)產(chǎn)的28nm廠房到2024年基本都已開始量產(chǎn)、滿產(chǎn),,屆時(shí)全球28nm產(chǎn)能會到達(dá)一個(gè)新高度,。而從分布來看,28nm制程主要分布在亞洲,,其中中國臺灣憑借臺積電,、聯(lián)電兩大代工廠成為28nm的集中營,。
從企業(yè)來看,臺積電則是28nm的主力軍,。其實(shí)作為最先突破28nm制程,,臺積電在28nm領(lǐng)域一直獨(dú)占鰲頭,在2017年的時(shí)候,,臺積電在全球28nm制程產(chǎn)值占比就已接近7成,。雖然前幾年,臺積電忙著發(fā)力先進(jìn)制程,,降低了對28nm的投入,,但是到2024年,隨著南京,、高雄,、熊本三座工廠的投產(chǎn),臺積電對28nm市場的市占率有望更上一層,。
更重要的是,,臺積電突破28nm制程至今已有10年,設(shè)備折舊接近完畢,,加上此前宣布將無限期擱置28nm工藝下半年漲價(jià)的調(diào)整,,都將助力臺積電坐穩(wěn)28nm龍頭這把交椅。
除臺積電外,,28nm擴(kuò)產(chǎn)最為積極的應(yīng)就屬中芯國際了,。早在去年,中芯國際就開始擴(kuò)產(chǎn)28nm領(lǐng)域,,中芯京城項(xiàng)目投資高達(dá)76億美元,。
雖然中芯國際Q3季度報(bào)數(shù)據(jù)顯示,目前中芯國際主要收入來源為55/65納米和0.15/0.18微米,,分別占比為28.5%和27.9%,,但FinFET/28納米收入占比已有提升,從去年同期的14.6%上升至18.2%,。據(jù)消息顯示,,北京、上海臨港,、深圳項(xiàng)目相繼投產(chǎn)后,,中芯國際月產(chǎn)能分別將增加10萬片、10萬片和4萬片,。到2024年,,中芯國際28納米收入占比也有望進(jìn)一步提高。
聯(lián)電在2018年宣布停止12nm以下先進(jìn)工藝的研發(fā)后,,開始強(qiáng)化對成熟及差異化工藝市場的開發(fā),,其旗下28納米制程獲的許多客戶肯定,,因此在擴(kuò)產(chǎn)方面也是毫不手軟。去年4月聯(lián)電就宣布擴(kuò)產(chǎn)廈門聯(lián)芯,,今年更是兩次宣布擴(kuò)產(chǎn)聯(lián)電Fab12AP5廠區(qū)與P6廠區(qū),,還表示,未來 3 年聯(lián)電在南科的投資金額將達(dá) 1500 億元新臺幣,。
寫在最后
此前有人認(rèn)為28nm是落后產(chǎn)能,,但事實(shí)證明,28nm雖然不算先進(jìn)工藝,,但是并不落后,,作為成熟工藝中的重要節(jié)點(diǎn),28nm是既有競爭力又長壽的制程,。
Omdia預(yù)測,,隨著手機(jī)上新的硬件升級以及物聯(lián)網(wǎng)的興起和普及,越來越多的新興應(yīng)用的產(chǎn)生,,催生了28nm即將進(jìn)入下一個(gè)需求旺盛的周期,,OLED Driver、Connectivity Chips,、FPGA,、4G Transceiver、NB-IoT等產(chǎn)品都將成為28nm產(chǎn)線的主流,。
可想而知,,在臺積電、聯(lián)電,、中芯國際,、格芯、聯(lián)電等加入擴(kuò)產(chǎn)戰(zhàn)團(tuán)之后,,未來28nm的競爭只會越來越激烈,。