當(dāng)今的半導(dǎo)體行業(yè)競爭激烈，而晶圓制造作為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，廠商之間的競爭也是空前激烈，特別是英特爾（Intel）、臺積電（TSMC）、三星（Samsung）和格羅方德（GlobalFoundries）這幾個行業(yè)大佬，在爭取大客戶方面更是用盡渾身解數(shù)，明爭暗斗得不可開交?？偟膩碚f，眼下的半導(dǎo)體制造之爭，主要表現(xiàn)在兩方面：一是工藝技術(shù)，即FinFET和SOI；二是工藝節(jié)點(diǎn)，即16/14nm、10nm和7nm。

　　工藝技術(shù)之爭

　　1. FinFET為主流

　　目前，F(xiàn)inFET（Fin Field-Effect Transistor，鰭式場效應(yīng)晶體管）是所有大型晶圓制造廠商采用的主流先進(jìn)工藝。在傳統(tǒng)晶體管結(jié)構(gòu)中，控制電流通過閘門，只能在閘門的一側(cè)控制電路的接通與斷開，屬于平面架構(gòu)。在FinFET架構(gòu)中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D結(jié)構(gòu)，可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開。這種設(shè)計可以大幅改善電路控制并減少漏電流，也可以大幅縮短晶體管的閘長。

　　2. SOI崛起

　　上世紀(jì)80年代，業(yè)界就有人提出了SOI（Silicon-On-Insulator，絕緣體上硅）工藝設(shè)想，當(dāng)時，伯克利的胡正明教授也指出，當(dāng)摩爾定律走到極限的時候，能夠推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繼續(xù)向前發(fā)展的技術(shù)會有兩種，一是FinFET，另外一個就是SOI。

　　SOI是CMOS工藝的特殊版本，二者最大的不同在于襯底，CMOS的襯底是導(dǎo)電的，而SOI采用絕緣體硅工藝，其襯底是不導(dǎo)電的，而導(dǎo)熱性又比較好，因此，可以利用這一特性，通過特殊方法，彌補(bǔ)其在擊穿電壓特性上的不足，從而實(shí)現(xiàn)高功率電路。

　　特殊結(jié)構(gòu)使SOI電路具有較高的跨導(dǎo)、低寄生電容、減弱的短溝效應(yīng)和較為陡直的亞閾斜率。SOI技術(shù)的另一特性是耐高溫，在高溫環(huán)境下，SOI器件性能明顯優(yōu)于體硅器件，這是因?yàn)楦邷叵屡c體硅器件相比，SOI器件的源和漏結(jié)面積小，可使漏電流降低很多。FD-SOI（全耗盡絕緣硅）工藝在射頻（RF）和物聯(lián)網(wǎng)芯片方面的優(yōu)勢明顯。

　　雖然SOI工藝成功之路歷經(jīng)坎坷，但目前已經(jīng)滲透入主流市場。蘋果的iPhone 6s就采用了SOI工藝射頻芯片，此外，Intel和IBM也正使用SOI工藝來推動硅光子技術(shù)的發(fā)展。

　　相比FinFET工藝，F(xiàn)D-SOI晶體可節(jié)省20%的管芯成本和50%的氧化埋層成本

　　目前，格羅方德是SOI工藝的主要推進(jìn)者，該公司聲稱，其FD-SOI（全耗盡絕緣硅）在未來4年內(nèi)的銷售量將超過FinFET。為此，格羅方德推出了22nm的“22FDX”SOI平臺，并表示這項(xiàng)工藝在能實(shí)現(xiàn)更低功耗的同時，還具有與28nm工藝相似的成本優(yōu)勢，并且性能可與FinFET技術(shù)相媲美。

　　格羅方德的22nm FD-SOI項(xiàng)目于2016年下半年在德國德累斯頓工廠投產(chǎn)，為此已投資2.5億美元。ARM、Imagination、意法半導(dǎo)體、飛思卡爾、VeriSilicon、IBS、Semeria、Soitec等都表達(dá)了支持，宣布將會采納該工藝。

　　以前按照摩爾定律，大家總認(rèn)為芯片成本會不斷降低，但是在28nm以后，如果采用FinFET工藝，單個晶體管的成本不降反升，所以，是成本讓摩爾定律出現(xiàn)了危機(jī)！而這正是“22FDX”SOI平臺要解決的問題，該技術(shù)最有價值的一點(diǎn)就是它提供的性能和功耗堪比FinFET，但成本卻與28nm相當(dāng)。

　　FinFET可以做到10nm和7nm級別，F(xiàn)D-SOI也具有相同的能力，并且成本更低。格羅方德認(rèn)為，22FDX正好處于14LPP/LPE和10LLD之間，該公司的下一個目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)與10nm FinFET相對應(yīng)的性能，但是可以降低20%~30%的芯片成本。

　　工藝節(jié)點(diǎn)之爭

　　在智能手機(jī)處理器芯片方面，不管是高通、聯(lián)發(fā)科，還是代工企業(yè)臺積電和三星，均在力推10nm和7nm工藝，尤其是10nm，臺積電已經(jīng)明確表示將會在年底生產(chǎn)10nm芯片，而聯(lián)發(fā)科（Helio X30）和華為海思（麒麟970）也表示會在年底采用臺積電10nm FinFET技術(shù)代工。不過從10nm FinFET代工技術(shù)來看，臺積電和三星暫時還難定輸贏，臺積電奪下了蘋果的訂單，三星拿下了高通的訂單，兩家力均勢敵，因此，雙方將在7nm一決高低。

　　從臺積電和三星公布的7nm代工服務(wù)時間表來看，臺積電將會在明年第一季度開始設(shè)計定案，并在2018年初量產(chǎn)；而三星也稱將在2019年第四季度量產(chǎn)。此外，從設(shè)備方面來看，臺積電和三星均采用了ASML的EUV光刻機(jī)，臺積電將于2017年第一季度采用ASML的光刻機(jī)，部分用于7nm芯片制造，部分用于2020年以后的5nm芯片制造；三星則計劃在2017年第二季度采用ASML的EUV光刻機(jī)，而EUV光刻機(jī)有助于提升7nm、甚至5nm芯片的良率。據(jù)統(tǒng)計，目前英特爾有5臺EUV光刻機(jī)，帶4臺訂單；臺積電也有5臺，帶2臺訂單；三星有3臺，帶3臺訂單；格羅方德有1臺，帶1臺訂單。

　　虛實(shí)相間的工藝節(jié)點(diǎn)

　　實(shí)際上，不管是臺積電還是三星，他們的芯片制造工藝線寬都沒有達(dá)到實(shí)際的14nm/16nm，臺積電客戶透露，臺積電目前量產(chǎn)的16nm蘋果A10處理器，其實(shí)與英特爾的22nm制程差不多，高通也認(rèn)可這一觀點(diǎn)。

　　臺積電目前的16nm工藝，原本計劃和英特爾一樣叫做20nm工藝，因?yàn)樵撝圃旃に嚨淖钚【€寬和量產(chǎn)的前一代20nm工藝差不多，只不過采用了FinFET技術(shù)，不過，對于同樣的制造工藝，三星卻稱其為14nm，其實(shí)并非嚴(yán)格意義上的14nm，只是性能上等效14nm，因此，臺積電也跟隨三星虛稱為16nm。

　　據(jù)了解，除了臺積電、三星、格羅方德以外，目前制造工藝技術(shù)最先進(jìn)的英特爾也存在虛報現(xiàn)象。臺積電的16nm制程實(shí)際最小線寬是33nm，16nm FinFET Plus線寬則為30nm，而三星第一代14nm的最小線寬是30nm，14nm FinFET則是20nm，英特爾14nm制程經(jīng)過測量后發(fā)現(xiàn)，分別是20nm和24nm。

　　對于究竟是幾個納米線寬，目前沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，太多產(chǎn)品沒法定義。英特爾每年在研發(fā)上花100億美元，而臺積電才20億美元，可以看出英特爾在技術(shù)上仍然領(lǐng)先，但領(lǐng)先的幅度已慢慢縮小。而對客戶而言，看的不僅僅是技術(shù)領(lǐng)先與否，包含良率、耗電量等因素都在考量范圍之內(nèi)，而非只有制程一項(xiàng)因素而已。如果光從數(shù)字就可評斷，那先前蘋果A9芯片門事件也不會鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)了，畢竟三星的整體數(shù)字是優(yōu)于臺積電的。

　　很多半導(dǎo)體人認(rèn)為，摩爾定律終究會終結(jié)，只是早晚的問題。我甚至懷疑，芯片真的會做到5nm嗎？做到現(xiàn)在這個程度已經(jīng)很厲害了，做到5nm設(shè)備成本太高。所謂摩爾定律終結(jié)在5nm時期，就是終結(jié)在成本上，其在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)是可以的，但真的實(shí)現(xiàn)的話，投片的成本太高，而性能的提升有限，所以意義不大。

　　國際電機(jī)電子工程協(xié)會（IEEE）指出，微處理器中的晶體管體積，將在2021年停止縮小。從時間方面來看，2021年，正好是臺積電、三星等芯片代工廠5nm芯片開始量產(chǎn)的時候，如果IEEE預(yù)估準(zhǔn)確的話，那就意味著摩爾定律終結(jié)在5nm工藝。