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14nm爭(zhēng)奪戰(zhàn):一場(chǎng)七國(guó)群雄爭(zhēng)霸

2019-08-17
關(guān)鍵詞: 三星 芯片 GPU 半導(dǎo)體

目前來(lái)看,具有或即將具有14nm制程產(chǎn)能的廠商主要有七家,分別是:英特爾、臺(tái)積電、三星、格羅方德、聯(lián)電、中芯國(guó)際和華虹。

14nm制程是當(dāng)下的中堅(jiān)力量,承載著市場(chǎng)上絕大多數(shù)中高端芯片的制造,特別是工業(yè)、汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)等,擁有龐大的市場(chǎng)空間,14nm制程正當(dāng)其時(shí)。

14nm爭(zhēng)奪戰(zhàn)概述:

14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、礦機(jī)ASIC、FPGA、汽車(chē)半導(dǎo)體等制造。對(duì)于各廠商而言,該制程也是收入的主要來(lái)源。

英特爾、三星和臺(tái)積電依然是14nm制程的主力軍,也是它們主要的營(yíng)收來(lái)源,其次是格羅方德和聯(lián)電,但這兩家的14nm產(chǎn)能相對(duì)來(lái)說(shuō)很有限,而且也不是它們的發(fā)展重點(diǎn)。

因此,在這個(gè)有巨大營(yíng)收規(guī)模的市場(chǎng),前三大玩家都在積極發(fā)展10nm、7nm及更先進(jìn)制程,第四和第五玩家的產(chǎn)能又很有限的情況下,給了我國(guó)本土晶圓代工廠商不錯(cuò)的發(fā)展機(jī)遇,關(guān)鍵是要抓緊時(shí)間量產(chǎn),并保證產(chǎn)能和良率。只要跟對(duì)了時(shí)間點(diǎn),還是大有可為的。

英特爾:擠牙膏依舊爆單

而英特爾原計(jì)劃在2016年推出10nm,但經(jīng)歷了多次延遲,2019年才姍姍來(lái)遲,可以看出對(duì)14nm制程的倚重程度。

然而,英特爾公司自己的14nm產(chǎn)能已經(jīng)滿載,因此,該公司投入15億美元,用于擴(kuò)大14nm產(chǎn)能,預(yù)計(jì)可在今年第3季度增加產(chǎn)出。

為了改善14nm產(chǎn)能,2018年的資本支出將達(dá)到150億美元,比年初增加了10億美元,這些錢(qián)將投入到俄勒岡州、亞利桑那州、愛(ài)爾蘭及以色列的14nm晶圓廠中,增加14nm產(chǎn)能供應(yīng)以滿足市場(chǎng)需求。

而為了緩解CPU缺貨的尷尬,英特爾已經(jīng)開(kāi)始與三星交涉有關(guān)CPU代工的問(wèn)題。目前三星已經(jīng)正式同意為英特爾代工“Rocket Lake”微架構(gòu)CPU,該微處理器將于2021年發(fā)布。

英特爾在14nm制程節(jié)點(diǎn)上確實(shí)消耗了比較長(zhǎng)的時(shí)間,但是同一制程下英特爾通過(guò)對(duì)架構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化,可以說(shuō)是充分挖掘了14nm制程工藝的性能潛力。

從14nm到14nm+再到14nm++,從第五代酷睿到第九代酷睿,每代之間的性能提升幅度基本在10%-15%左右,第七代到第八代性能飆升40%。

而酷睿在核心數(shù)量提升的情況下,主頻、睿頻能力不僅未降反升,去年10月英特爾推出的第九代酷睿i9 9900K還達(dá)到了單核5GHz睿頻。究其原因,正是英特爾在14nm制程架構(gòu)優(yōu)化多年所帶來(lái)的突破。

從英特爾制程優(yōu)化角度來(lái)看,其實(shí)這些年來(lái)14nm酷睿處理器在性能層面的提升幅度是相當(dāng)大的,只不過(guò)每代與每代之間相對(duì)來(lái)說(shuō)提升10%-15%,讓人感覺(jué)沒(méi)那么明顯罷了。

三星:打造中端還兼職賺外快

三星于2015年宣布正式量產(chǎn)14nm FinFET制程,先后為蘋(píng)果和高通代工過(guò)高端手機(jī)處理器。目前來(lái)看,其14nm產(chǎn)能市場(chǎng)占有率僅次于英特爾和臺(tái)積電。

今年年初三星發(fā)布了Exynos7 系列處理器新品:Exynos 7904,定位于中端,提供流暢的多任務(wù)處理能力,并且擁有優(yōu)秀的功耗控制。

三星還準(zhǔn)備了其他各種各樣的工藝,從14、10nm節(jié)點(diǎn)往下覆蓋到每一個(gè)數(shù)字上了,未來(lái)還要進(jìn)軍3nm以下的2nm甚至1nm工藝,要挑戰(zhàn)半導(dǎo)體的物理學(xué)極限。

由于存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)疲軟,對(duì)三星的營(yíng)收產(chǎn)生了很大影響,因此,三星的晶圓代工產(chǎn)能利用率下降,想尋找新客戶(hù),高通和英特爾是其主要的爭(zhēng)取對(duì)象。

英特爾希望三星方面能夠解決它們14nm產(chǎn)能短缺的問(wèn)題,讓英特爾方面可以在2021年發(fā)布代號(hào)為“Rocket Lake”的CPU,三星將在2020年第四季度開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)14納米英特爾CPU。

臺(tái)積電:投入多年構(gòu)筑護(hù)城河

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

到2018年第二季度,臺(tái)積電的16nm和20nm制程對(duì)該公司的營(yíng)收貢獻(xiàn)率為25%,主要產(chǎn)品分為兩大類(lèi):一是邏輯器件,包括中高端手機(jī)AP/SoC、基帶芯片、CPU、GPU、礦機(jī)ASIC,以及FPGA等;二是射頻芯片,包括高端手機(jī)的WIFI、藍(lán)牙、NFC芯片,5G毫米波芯片,以及汽車(chē)電子用芯片等。

新技術(shù)一經(jīng)推出就為臺(tái)積電搶占了大量的市場(chǎng)份額,一夜之間就把勢(shì)均力敵的對(duì)手甩在了后面。而且由于在邁進(jìn)16nm/14nm的門(mén)檻后,研發(fā)成本大大增加,臺(tái)積電憑借多年的積累逐漸站穩(wěn)腳跟。

格羅方德:放棄7nm豪賭14nm

格羅方德將無(wú)限期暫停7nm LP工藝的開(kāi)發(fā),以便將資源轉(zhuǎn)移到更加專(zhuān)業(yè)的14nm和12nm FinFET節(jié)點(diǎn)的持續(xù)開(kāi)發(fā)上。

這一決定并不是因?yàn)?nm LP工藝面臨技術(shù)障礙,而是出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮。在未來(lái)一段時(shí)間里,將專(zhuān)注射頻、嵌入式存儲(chǔ)器、低功耗定制產(chǎn)品在14nm、12nm FinFET工藝改進(jìn)。

除AMD和IBM外的客戶(hù),其更青睞于已經(jīng)成熟的14nm FinFET工藝,而不是尚未成熟的更前沿節(jié)點(diǎn)。

14nm是格羅方德最先進(jìn)的主流制程工藝,位于美國(guó)紐約州馬耳他,這里除了14nm,還有28nm的,最大產(chǎn)能為6萬(wàn)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(lái)看,14nm產(chǎn)能占其總營(yíng)收的比例較小。

聯(lián)電:替補(bǔ)卻帶動(dòng)核心業(yè)務(wù)增長(zhǎng)

聯(lián)電位于臺(tái)南的Fab 12A于2002年進(jìn)入量產(chǎn),目前已運(yùn)用14nm制程為客戶(hù)代工產(chǎn)品。

旗下8英寸廠接單滿載,且因硅晶圓漲價(jià)明顯、導(dǎo)致成本增加,自去年6月起調(diào)漲8英寸代工價(jià)格,陸續(xù)將成本增加的部分轉(zhuǎn)嫁給客戶(hù)。

聯(lián)電還將擴(kuò)增蘇州和艦約1萬(wàn)片8英寸月產(chǎn)能,最快今年底能量產(chǎn)。另外,聯(lián)電14納米產(chǎn)線打入挖礦市場(chǎng),承接加密貨幣挖礦ASIC芯片訂單,接單直到第三季度都滿載。

然而,聯(lián)電的14nm制程占比只有3%左右,并不是其主力產(chǎn)線。這與該公司的發(fā)展策略直接相關(guān),聯(lián)電重點(diǎn)發(fā)展特殊工藝,聚焦在各種新的特殊工藝發(fā)展上,尤其是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、5G和汽車(chē)電子這些在未來(lái)具有巨大市場(chǎng)和發(fā)展前景的應(yīng)用領(lǐng)域,聯(lián)電的汽車(chē)電子業(yè)務(wù),最近幾年的年增長(zhǎng)率都超過(guò)了30%。

14nm FinFET制程方面,聯(lián)電于2017年初開(kāi)始量產(chǎn),該公司還開(kāi)發(fā)了第二套14nm平臺(tái),但是在繼續(xù)投資14nm制程方面持保守態(tài)度。

中芯國(guó)際:我國(guó)14nm量產(chǎn)的推動(dòng)者

相對(duì)于美、韓和臺(tái)灣地區(qū),我國(guó)在14nm制程方面是絕對(duì)的跟隨者,經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)努力,取得了一定的突破,距離量產(chǎn)時(shí)間也不遠(yuǎn)了,有望于2020年實(shí)現(xiàn),中芯國(guó)際將扮演主要的推動(dòng)者。

中芯國(guó)際的14nm FinFET已進(jìn)入客戶(hù)試驗(yàn)階段,2019年第二季在上海工廠投入新設(shè)備,規(guī)劃下半年進(jìn)入量產(chǎn)階段,未來(lái),其首個(gè)14nm制程客戶(hù)很可能是手機(jī)芯片廠商。今年中芯國(guó)際的資本支出由去年的18億美元提升到了22億美元。

14nm及12nm工藝的進(jìn)展使中芯國(guó)際有望縮小與臺(tái)積電、三星等一線晶圓代工廠商在先進(jìn)工藝上的差距。

盡管目最先進(jìn)的工藝已推進(jìn)到7nm,但主流芯片卻并不是全部采用7nm的工藝制造,14nm工藝仍然具有廣大的用戶(hù)群。另外目前也僅有臺(tái)積電和三星擁有7nm工藝,中芯國(guó)際的14nm工藝并不落后。

華力微電子:緊隨其后等待超越

華力微電子今年年底將量產(chǎn)28nm HKC+工藝,明年年底則將量產(chǎn)14nm FinFET工藝。

華力微電子是一個(gè)器件和工藝的大平臺(tái),目前有兩個(gè)工廠,其中華虹5廠目前的月產(chǎn)能在35000片左右,工藝節(jié)點(diǎn)覆蓋55nm-28nm;華虹6廠的目標(biāo)產(chǎn)能則能夠達(dá)到每月40000片,今年年底將達(dá)到每月20000片,并于2021年底達(dá)產(chǎn),工藝節(jié)點(diǎn)更是覆蓋到28nm-14nm FinFET。

結(jié)尾:

我國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),應(yīng)當(dāng)兩頭兼顧,一方面發(fā)展先進(jìn)工藝技術(shù),比如14nm晶圓制造,同時(shí)也應(yīng)保盈利求生存,在傳統(tǒng)工藝、特色工藝相對(duì)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域求得突破。不過(guò),由于臺(tái)積電、聯(lián)電、格羅方德等大廠都已經(jīng)在中國(guó)大陸設(shè)廠,中芯國(guó)際和華力微電子要想崛起,還有一段路要走。


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