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先進(jìn)工藝 VS 28nm全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化,哪個(gè)更重要?

2023/02/23
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半導(dǎo)體工藝制程的發(fā)展過程中,28納米是一個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn),我們也把28納米看作是先進(jìn)工藝和成熟工藝的分水嶺。

臺(tái)積電在2011年完成了28納米工藝的研發(fā),SMIC和華虹宏力分別在2015年和2018年攻克了28納米工藝。

我們現(xiàn)在天天在新聞上看到的都是7nm、5nm的芯片,但28nm的性能并不差。手機(jī)上28nm的芯片,大概集中在2012-2013年。搭載在iphone 5s上的A7處理器,以及在2012年4月,高通發(fā)布的驍龍4代處理器都是28nm工藝。

下圖是IC Insights發(fā)布的2020-2024年全球晶圓產(chǎn)能預(yù)測報(bào)告。可以看出19-21年以前10nm及以下占比較小,分別為4.4%,10%,16%。并且這部分占比的玩家只有臺(tái)積電和三星。在10-20nm,占比不少,玩家又多了英特爾,格羅方德,SMIC等。

臺(tái)積電和三星是追求先進(jìn)制程foundry的代表,特點(diǎn)是高研發(fā)投入,高市場收益,所以先進(jìn)產(chǎn)能是他們主要的盈利方向。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看,目前除了應(yīng)用于手機(jī),電腦的CPU,GPU,AI等芯片應(yīng)用先進(jìn)工藝,對(duì)我們?nèi)粘I顟?yīng)用的大多數(shù)產(chǎn)品,28納米工藝完全可以滿足,包括智能手表,中低端平板電腦消費(fèi)電子產(chǎn)品,電視、空調(diào)、冰箱等家用電器,再到汽車,工業(yè)等領(lǐng)域,28納米的成熟工藝芯片依然是主流。

28納米工藝依然有著廣泛應(yīng)用的原因是其性能在這些領(lǐng)域完全夠用,并且其在功耗、成本,可靠性方面也有著很好的平衡??梢哉f,28納米工藝在各家芯片制造廠依然是主要的盈利方向。

下圖是各家foundry在成熟工藝的占比,可以看出大陸廠商只有SMIC和華虹宏力占比超過5%,分別為6%和11%。在成熟工藝的市場上,我國半導(dǎo)體的自給率應(yīng)該在20%左右。依然有巨大的替代空間。

雖然中芯國際和華虹宏力能完成28納米工藝的量產(chǎn),但尚未完成產(chǎn)業(yè)鏈的完全國產(chǎn)化,落后的環(huán)節(jié)主要還是在關(guān)鍵設(shè)備和材料上。國內(nèi)高端工藝的的市場目前我手里沒有數(shù)據(jù),但如果完成28nm全產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化,在產(chǎn)能充足的情況下,相信能滿足國內(nèi)70%-80%的芯片供應(yīng)。

我國最先進(jìn)的光刻機(jī)是上海微電子裝備的光刻機(jī),最高可制造90納米工藝的芯片。我國尚未有具備28納米制程能力的光刻機(jī),主要在于精密光學(xué)器件的落后,目前,長春光機(jī)所,茂萊光學(xué)都在光源領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā)及探索。

如國光刻機(jī)被美國封禁,國內(nèi)的芯片制造公司將失去14納米、28納米等工藝制備能力。

所以,在自力更生的口號(hào)產(chǎn)出真實(shí)的成果之前,臺(tái)積電與聯(lián)電等在中國大陸的工廠,會(huì)繼續(xù)成為中國半導(dǎo)體的核心支撐。

28納米工藝的芯片應(yīng)用廣泛,市場份額巨大。對(duì)我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說,完成28納米全產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化,比盲目的追求先進(jìn)工藝來得更有意義。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

專注于數(shù)字芯片設(shè)計(jì),可測性設(shè)計(jì)(DFT)技術(shù)的分享,芯片相關(guān)科普,以及半導(dǎo)體行業(yè)時(shí)事熱點(diǎn)的追蹤。公眾號(hào):OpenIC;知乎ID:溫戈