3nm/5nm製程狂奔之下 再回首28nm方興未艾
近日蘋果公司第二場秋季發布會的消息再次刷爆媒體圈,其中已然在首場發布會亮相的蘋果自研全球首款基於台積電5nm製程A14處理器,再次現身;
同時在過去的9月,NVIDIA發布了基於三星8nm製程的NVIDIA 30系顯示卡;
緊接著三星發布了旗下基於自家8nm製程的980 Pro PCIe 4.0固態硬碟;
國慶剛過,AMD旗下基於7nm製程(大概率是台積電)製程Zen3架構的Ryzen5000系列CPU發布;
甚至不久前台積電宣布,將於2021年開始風險試產3nm製程。
8nm、7nm、5nm….在品牌大廠的耳濡目染之中,極易讓我們產生一絲錯覺,即所有半導體廠商都在瘋狂研發先進位程,或者說先進位程才是半導體產業的絕對主流。
半導體產業的主流?
然而事實真的是這樣嗎?答案,自然是否定的。
在體量巨大的半導體產業,3nm/5nm這種狂奔和刷新產業性能的頂級製程,如同產業大廈上最高最炫目的那一個塔尖,極度絢麗多彩卻註定只能是少數人擁有;
而塔尖之下的28nm才是芸芸眾生的依靠,才是半導體產業大廈的基礎。
下面,筆者將從成本、製程難度以及市場體量等維度展開剖析,實際上在半導體製程發展到今天,業界習慣將28nm以內,諸如14nm/10nm/8nm以及更加尖端的製程稱之為先進位程。
至於超過28nm以及包括28nm製程,則統稱為成熟製程,其中28nm規格更是成熟製程中的絕對代表製程。
先進位程和成熟製程的成本/性能之爭
半導體產業,和其他所有的產業相同,需要嚴格控制成本和性能的關係,從而讓買方和賣方保持一個相對平衡區間和生態;
尤其是對於動輒投資超過百億美元的晶圓廠而言,製造製程的成本和性能比,是運轉的關鍵。
在目前設計成本不斷上升的情況下,只有少數客戶能負擔得起轉向高級節點的費用。
根據統計,16nm /14nm晶片的平均IC設計成本約為8000萬美元,而28nm體硅製程器件約為3000萬美元,設計7nm晶片則需要2.71億美元。
時下,晶圓製程處於先進位程和成熟製程結合點的28nm製程,是整個產業毋庸置疑的成本性能控制最好的製程。
對比於40nm甚至更加落後的製程而言,28nm在功耗設計、頻率控制、性能穩定等方面具有明顯優勢;
至於14nm及更先進位程,良品率過低、研發成本不斷加碼等方面累計起來的綜合成本,幾乎抵消了先進位程帶來的性能價格優勢。
全面來看,平衡了性能和成本的28nm可以說是目前晶圓製程中最具性價比和最為主流的製程了。
成熟製程28nm的主要玩家
基於28nm製程能夠較為完美的維持性能和成本的平衡,同時在應用場景上能夠滿足大部分中端市場的需求。
幾乎全球主流的晶圓廠商都在承接28nm製程的晶圓需求,同時也是新進晶圓廠學習模仿,能夠快速切入產業鏈的關鍵製程。
目前,包括台積電,GF(格芯),聯電,三星、中芯國際、聯發科以及華虹旗下的華力微電子等眾多中國外Fab廠能夠研發和生產基於28nm製程的晶圓晶片。
其中,更有甚者例如聯電,為了進一步鞏固28nm製程的市場份額,幾乎完全放棄了先進製程14nm的研發和投入,可見28nm成熟製程的市場價值。
28nm製程是中芯國際的重要業務
至於我們熟知的中芯國際,更是將旗下兩座支援28nm製程生產線放置在位於首都北京的北方晶圓工廠。
甚至對於台積電而言,28nm製程更是具有里程碑意義,在2011年首次投入量產後,28nm營收佔比,僅僅用了一年時間就從2%爬升到了22%份額。
如何看待先進位程和28nm的成熟製程
其實一句話,以28nm製程為代表的成熟製程在未來的一段時間內,還將是眾多廠商維繫利潤,參與半導體先進製程研發的基礎;
至於先進位程,受制於研發成本、技術難度和潛在客源的雙重壓力,終將屬於少數頂尖Fab廠之間的競爭。
將視野拉回到中國,對於姍姍學步的中國晶圓廠而言,背靠中國不斷湧現的半導體消費需求。
一方面需要堅持完善28nm乃至40nm等性價比奇高的成熟製程,加緊完善供應鏈,實現自我造血,從而在競爭激烈的半導體賽道上緊跟領先集團;
另一方面,積极參与先進製程的研發和製造,充分利用中國井噴的半導體消費需求,快速將技術落地,快速量產。
隨著半導體晶圓製程不斷逼近極值,行業內技術的先發優勢不斷被削減,作為後來者的國產晶圓廠商,迎來了彎道超車的歷史機遇,兩條路同步走,半導體國產化,未來可期。