最近，關(guān)于28nm工藝的新聞?lì)l頻見(jiàn)于報(bào)端。
一方面，臺(tái)積電日前宣布，將斥資約800億元新臺(tái)幣，把在南京廠建置28納米制程，目標(biāo)在2023年中前達(dá)到4萬(wàn)片月產(chǎn)能。除此之外，市場(chǎng)中也有消息傳出晶圓代工大廠聯(lián)電正與包括聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、瑞昱等3大IC設(shè)計(jì)公司討論投資產(chǎn)能合作的情況，以進(jìn)一步滿足市場(chǎng)對(duì)28nm的需求。
另一方面，有國(guó)內(nèi)某所謂大V對(duì)臺(tái)積電在國(guó)內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)28nm大放厥詞。
其實(shí)從2011年臺(tái)積電率先開(kāi)始量產(chǎn)28nm至今，28nm制程已經(jīng)在市場(chǎng)中存在了十年。然而在過(guò)了十年后，28nm并沒(méi)有因新工藝的出現(xiàn)而黯然失色，反而出現(xiàn)了產(chǎn)能緊張的情況，引得各大晶圓代工廠紛紛有了擴(kuò)產(chǎn)的計(jì)劃。這種大規(guī)模擴(kuò)建成熟工藝的情況，在晶圓代工歷史上并不常見(jiàn)。28nm為什么能夠長(zhǎng)盛不衰？
曾經(jīng)被28nm改寫的半導(dǎo)體市場(chǎng)
從先進(jìn)制程發(fā)展的歷史中看，28nm工藝本身就存在著一些傳奇色彩。
從背景上看，28nm誕生于2008年那場(chǎng)金融危機(jī)之后。受到金融海嘯的影響，當(dāng)時(shí)很多半導(dǎo)體企業(yè)都受到了影響。于是，在這之后的幾年，包括AMD在內(nèi)的很多半導(dǎo)體企都選擇將制造業(yè)務(wù)剝離以降低運(yùn)營(yíng)資金壓力，將更多的資源集中到相對(duì)投入到芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中，希望通過(guò)保持研發(fā)投入來(lái)維持知識(shí)產(chǎn)權(quán)等無(wú)形資產(chǎn)來(lái)保持競(jìng)爭(zhēng)力。
此時(shí)，先進(jìn)制程也進(jìn)入到了新一代節(jié)點(diǎn)即28nm工藝的研發(fā)階段。這時(shí)候IDM廠商的退出為晶圓代工廠帶來(lái)了機(jī)會(huì)。
從技術(shù)上看，28nm的下一代22nm節(jié)點(diǎn)處，業(yè)界開(kāi)始引入了FinFet工藝。而28nm的上一代32nm處引入了第二代high-k值絕緣層/金屬柵極（HKMG）工藝。作為承上啟下的工藝，28nm的重要性不言而喻。
傳奇的28nm，也在為傳奇加冕。
28nm是臺(tái)積電命運(yùn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，他們率先在在該節(jié)點(diǎn)上取得了成績(jī)。2009年市占率僅為45%的臺(tái)積電，在張忠謀回歸的帶領(lǐng)下開(kāi)始全力沖刺當(dāng)時(shí)最前沿的28nm制程。兩年后，臺(tái)積電超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，率先提供28nm制程的量產(chǎn)技術(shù)。
據(jù)西南證券的調(diào)研報(bào)告顯示，當(dāng)時(shí)三星與格羅方德同時(shí)選擇了先閘極 （Gate-first）方案，而臺(tái)積電獨(dú)自選擇了后閘極（Gate-last）方案，這種選擇讓臺(tái)積電在技術(shù)上取得了突破。借以在28nm技術(shù)上的突破，臺(tái)積電將三星與格羅方德遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩在身后。
如果說(shuō)，IDM廠商的轉(zhuǎn)型和臺(tái)積電本身在28nm身上的投入是地利和人和。那么，2012年智能手機(jī)以及平板電腦市場(chǎng)的飛速崛起則讓臺(tái)積電占盡了天時(shí)。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，臺(tái)積電28nm制程在2011年投入量產(chǎn)后，營(yíng)收占比只用了一年時(shí)間就從2%爬升到了22%。28nm為臺(tái)積電奠定的基礎(chǔ)，臺(tái)積電在晶圓代工市場(chǎng)的市占率也從2009年的45%提高到了52%以上。
至此以后，臺(tái)積電一飛沖天。
28nm所鑄就的傳奇不僅僅只有臺(tái)積電一個(gè)。采用臺(tái)積電28nm的芯片設(shè)計(jì)廠商也得到了很大的市場(chǎng)回報(bào)。這其中就包括AMD、高通、英偉達(dá)等企業(yè)，有報(bào)道稱，AMD的圖形IP借用臺(tái)積電的28nm技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖形性能的下一個(gè)重大飛躍，英偉達(dá)提供出市場(chǎng)上最節(jié)能的GPU和最高性能的圖形處理器。
十年前，28nm工藝改變了半導(dǎo)體市場(chǎng)。十年后，28nm工藝仍在續(xù)寫傳奇。
28nm的火是如何燒到今天的
作為一種承上啟下的技術(shù)，28nm具有很大的發(fā)展?jié)摿蜕婵臻g。
在過(guò)去十年當(dāng)中，28nm技術(shù)仍在不斷發(fā)展。其中，HKMG被認(rèn)為是28nm量產(chǎn)致勝關(guān)鍵所在。于是，在各大晶圓代工廠紛紛量產(chǎn)28nm制程后，他們又步入了28nm HKMG階段——臺(tái)積電于2012年攻克了28nm HKMG制程，三星于2013年導(dǎo)入了 28nm HKMG；GF和聯(lián)電也在2013年左右推出了相關(guān)技術(shù)。近些年，GF和三星也推出了28nm FD SOI，這也為28nm工藝的繼續(xù)發(fā)展提供了動(dòng)力。
從市場(chǎng)對(duì)28nm的需求上看，28nm受惠于早期手機(jī)、平板的紅利，正在由汽車以及物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域接管。根據(jù)Omdia發(fā)布的調(diào)研報(bào)告顯示，2017年之后，28nm工藝雖然在手機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用有所下降，但在其他多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用迅速增加，如OTT盒子和智能電視等應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度較快。在全球的產(chǎn)能分布如下圖，巨大的產(chǎn)量?jī)?chǔ)備，也是為了未來(lái)更多新興應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展做儲(chǔ)備。
（Advanced technology capacity, 28 nanometer and below （includes 32-nanometer） 來(lái)源：Omdia）
28nm在新興領(lǐng)域的應(yīng)用則可以從臺(tái)積電和聯(lián)電擴(kuò)產(chǎn)28nm的理由中便可看出——臺(tái)積電表示，南京廠擴(kuò)產(chǎn)并投28nm成熟制程，主要因應(yīng)目前全球從車用芯片擴(kuò)及其他包括遠(yuǎn)距應(yīng)用所需的芯片短缺，所進(jìn)行的擴(kuò)充需求。聯(lián)電方便則有消息指出，在當(dāng)前電源管理芯片、顯示驅(qū)動(dòng)芯片、車用電子芯片等產(chǎn)品市場(chǎng)供應(yīng)吃緊，交貨期持續(xù)拉長(zhǎng)的情況下，顯示出這些主力以28 納米成熟制程生產(chǎn)的產(chǎn)能嚴(yán)重不足。因此，擴(kuò)產(chǎn)28 納米產(chǎn)能成為當(dāng)前個(gè)晶圓廠的重要規(guī)劃之一。
據(jù)MoneyDJ援引半導(dǎo)體業(yè)者分析稱，以終端產(chǎn)品來(lái)看，成熟制程的需求量還是相當(dāng)大，像是冰箱、電視、音響等各種家電及消費(fèi)性電子產(chǎn)品，未來(lái)只會(huì)越來(lái)越智能化；加上萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)，需要更多的IC，但不必用到7nm、5nm生產(chǎn)，用28nm制程即可滿足大部分的需求。
這樣，在技術(shù)和市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)下，28nm工藝作為一代極具性價(jià)比的制程，從2011年一路火到了2021年。時(shí)至今日，28nm工藝仍在各大晶圓代工廠中占據(jù)著重要的地位。
（數(shù)據(jù)來(lái)源：TSMC官網(wǎng)整理）
國(guó)內(nèi)28nm發(fā)展情況
從臺(tái)積電28nm所貢獻(xiàn)的營(yíng)收上看，在其向更為先進(jìn)的制程發(fā)展當(dāng)中，28nm為他們帶來(lái)的營(yíng)收也有所下降。據(jù)Digitimes去年的報(bào)道，供應(yīng)鏈透漏，臺(tái)積電28nm的產(chǎn)能利用率始終沒(méi)有達(dá)到預(yù)期，不過(guò)第4季將滿載。
在臺(tái)積電的28nm產(chǎn)能變化的情況當(dāng)中，為我們透露出了幾個(gè)信號(hào)，一是越來(lái)越多的晶圓代工廠攻克了28nm技術(shù)，后來(lái)的玩家也搶占了一部分市場(chǎng)。二是市場(chǎng)對(duì)28nm的需求再次回升。
而這對(duì)于中國(guó)大陸來(lái)說(shuō)也是一個(gè)搶占28nm市場(chǎng)的好時(shí)機(jī)。
從國(guó)內(nèi)方面來(lái)看，28nm作為一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)晶圓代工廠也有了一定的量產(chǎn)能力。從公開(kāi)消息顯示，中芯國(guó)際在2015年開(kāi)始進(jìn)行28nm制程量產(chǎn)，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研發(fā)。這也是中國(guó)大陸首個(gè)能夠量產(chǎn)28nm工藝的企業(yè)。
2018年年底，華虹集團(tuán)旗下的12英寸晶圓代工廠上海華力與聯(lián)發(fā)科共同宣布：基于上海華力28nm低功耗工藝平臺(tái)的一顆無(wú)線通訊數(shù)據(jù)處理芯片成功進(jìn)入量產(chǎn)階段。至此，除了中芯國(guó)際之外，又有一家大陸晶圓代工廠具備了28nm制程的量產(chǎn)能力。
面對(duì)晶圓代工在28nm上的擴(kuò)產(chǎn)布局，中國(guó)大陸晶圓代工企業(yè)也做出了相應(yīng)的規(guī)劃。根據(jù)中芯國(guó)際在今年3月發(fā)布的公告稱，將和深圳政府?dāng)M以建議出資的方式，經(jīng)由中芯國(guó)際集成電路制造（深圳）有限公司（下稱 “中芯深圳”）進(jìn)行項(xiàng)目發(fā)展和營(yíng)運(yùn)，重點(diǎn)生產(chǎn) 28 納米及以上的集成電路并提供技術(shù)服務(wù)，旨在實(shí)現(xiàn)最終每月約4萬(wàn)片12吋晶圓的產(chǎn)能。預(yù)期將于 2022 年開(kāi)始生產(chǎn)。
但從規(guī)模上看，國(guó)內(nèi)致力于28nm工藝的廠商們與行業(yè)龍頭相比，仍存在著很大的差距。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，根據(jù)中芯國(guó)際的營(yíng)收和28nm wafer asp粗略計(jì)算，國(guó)產(chǎn)28nm全部月產(chǎn)能大概在一萬(wàn)片左右，且其工藝平臺(tái)以及IP庫(kù)也有待完善。另外，由于公司28nm制程相關(guān)的產(chǎn)線仍面臨較高的折舊壓力，因此，其28nm在毛利方面的表現(xiàn)也與臺(tái)積電等晶圓大廠具有一定的差距。
（來(lái)源：中芯國(guó)際財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)整理，圖為2015年-2019年間數(shù)據(jù)）
相比之下，28nm作為臺(tái)積電公司發(fā)展史上最賺錢、稱霸最久的一個(gè)制程世代。其在28nm節(jié)點(diǎn)上的全球市場(chǎng)占比曾一度超過(guò)50%的，并擁有多個(gè)面向不同產(chǎn)品不同需求的工藝平臺(tái)，而這為臺(tái)積電在成本和產(chǎn)能上都帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)。而臺(tái)積電本輪選擇在南京達(dá)成4萬(wàn)片28nm的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，無(wú)疑將對(duì)中芯國(guó)際造成一定的壓力。
但從積極的一方面上看，雖然與晶圓代工龍頭之間還存在著差距，中芯國(guó)際仍有一定的發(fā)展機(jī)遇。從去年中芯國(guó)際發(fā)布的招股書中顯示，從行業(yè)發(fā)展規(guī)律來(lái)看，通常設(shè)備實(shí)際使用期長(zhǎng)達(dá)十至二十年，在折舊期結(jié)束后仍能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。晶圓代工企業(yè)首先通常隨著產(chǎn)線的逐步達(dá)產(chǎn)，毛利率會(huì)逐漸有較大的改善；當(dāng)設(shè)備結(jié)束折舊期后，產(chǎn)線的盈利水平將實(shí)現(xiàn)極大程度的提高。
而從今年市場(chǎng)對(duì)28nm的需求以及中芯國(guó)際前不久在發(fā)布的登陸科創(chuàng)板以來(lái)的首份年報(bào)成績(jī)來(lái)看，在國(guó)產(chǎn)化的需求下，中芯國(guó)際28nm或許能夠在未來(lái)的市場(chǎng)需求中獲得一定的成長(zhǎng)。
另外，從國(guó)內(nèi)28nm產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展上看，有相關(guān)報(bào)道稱，絕大多數(shù)設(shè)備和材料在28nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)上基本已不存在技術(shù)問(wèn)題，瓶頸主要在于光刻機(jī)和光刻膠，而后者也有望在1-2年內(nèi)做到28nm產(chǎn)線的落地。這也就意味著，國(guó)內(nèi)28nm產(chǎn)業(yè)鏈將在2年內(nèi)有望成熟。尤其是在貿(mào)易環(huán)境多變的情況下，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的完善，或許能夠助力中芯國(guó)際28nm得到更好的發(fā)展。
結(jié)語(yǔ)
可以預(yù)見(jiàn)的是，在這輪市場(chǎng)的新需求下，晶圓代工廠商們將在成熟工藝當(dāng)中展開(kāi)新一輪的較量。
除了臺(tái)積電外，聯(lián)電、GF等企業(yè)也在過(guò)去的十年當(dāng)中不斷完善其28nm產(chǎn)品，并衍生出來(lái)多種特色工藝，在這種情況下。致力于成熟工藝的晶圓代工玩家們是否能借以這一波機(jī)會(huì)得到得到新的成長(zhǎng)。中國(guó)大陸晶圓代工廠又能在這輪市場(chǎng)行情當(dāng)中吃下多少紅利。
28nm又是否有可能在未來(lái)十年再造奇跡呢？