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2019-08-03

113彩票后清洗合明科技分享:半导体芯片14nm争夺之战

发布者:合明科技Unibright ; 浏览次数:272

14nm争夺战别有洞天

 张健 半导体行业观察 前天

在半导体制造领域,10nm、7nm及更先进制程的竞争正在变得越来越不激烈,其主要原因自然是投入巨大、风险高,愿意进入的玩家越来越少,目前只剩下台积电、三星和英特尔这三家了,这里显然成为了卖方市场,从各大客户为获得足够的台积电7nm产能而争破头这一点就可见一斑。


先进产能竞争不激烈,而成熟的28nm制程则已经显得有些过剩。此时,居于两者中间位置的14nm制程显然成为了当下的中坚力量,承载着市场上绝大多数中高端芯片的制造,特别是工业、汽车、物联网等,拥有庞大的市场空间,14nm制程正当其时。


目前来看,14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言,该制程也是收入的主要来源,特别是英特尔,14nm是其目前的主要制程工艺,以该公司的体量而言,其带来的收入可想而知。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说,特别是中芯国际和华虹,正在开发14nm制程技术,距离量产时间也不远了。这样,在两三年后,随着新产能的成熟,14nm制程的市场格局值得期待。


目前来看,具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家,分别是:英特尔、台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际和华虹。


下图所示为6家厂商的各种制程工艺量产时间,其中绿色部分为14nm的。


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图源:西南证券


执着的英特尔与三星传绯闻


自2015年正式推出14nm制程后,英特尔已经对其依赖了4年的时间,该制程也为这家半导体巨头带来了非常可观的收入。从Skylake(14nm)、Kaby Lake(14nm+)、Coffee Lake(14nm++),到2018年推出的14nm+++,该公司一直在保持对14nm制程的更新。而英特尔原计划在2016年推出10nm,但经历了多次延迟,2019年才姗姗来迟,从这里也可以看出该公司对14nm制程的倚重程度。


同为14nm制程,由于英特尔严格追求摩尔定律,因此其制程的水平和严谨度是最高的,就目前已发布的技术来看,英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级。


这里还可就具体的参数指标,与三星和台积电做个比较,英特尔于2014年发布了14nm制程,其节点每平方毫米有3750万个晶体管,台积电16nm制程(该公司没有14nm制程,但其16nm与市场上的14nm同级)节点每平方毫米约有2900万个晶体管,三星14nm节点每平方毫米约有3050万个晶体管。此外,英特尔的14nm节点栅极长度为24nm,优于台积电的33nm,也优于三星的30nm。英特尔14nm节点的鳍片高度为53nm,优于台积电的44nm,以及三星的49nm。


今年5月,英特尔称将于第3季度增加14nm制程产能,以解决CPU市场的缺货问题。


然而,英特尔公司自己的14nm产能已经满载,因此,该公司投入15亿美元,用于扩大14nm产能,预计可在今年第3季度增加产出。其14nm制程芯片主要在美国亚利桑那州及俄勒冈的D1X晶圆厂生产,海外14nm晶圆厂是位于爱尔兰的Fab 24,目前还在升级14nm工艺。


三星方面,该公司于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程,先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。目前来看,其14nm产能市场占有率仅次于英特尔和台积电。


前面提到,英特尔的14nm产能吃紧,已经难以满足市场需求,在这样的背景下,今天6月,有媒体报道称,三星和英特尔正在就14nm Rocket Lake芯片的生产进行谈判。


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自2018年下半年以来,英特尔在升级和建立用于生产10nm芯片的新生产线方面投入了大量资金,但要想扩大规模还需要几年时间。在此期间,英特尔必须提高其14nm芯片的产量。因此,传闻它将一部分CPU转由三星代工,希望能够解决产能不足的问题。


由于存储芯片市场疲软,对三星的营收产生了很大影响,因此,三星的晶圆代工产能利用率下降,想寻找新客户,高通和英特尔是其主要的争取对象。


据报道,三星将于明年第四季度开始大规模生产英特尔的14nm Rocket Lake芯片,如果此言不虚的话,三星制造的首款CPU将于2021年上市。


不一样的台积电


台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比,尽管它们的节点命名有所不同,三星和英特尔是14nm,台积电是16nm,但在实际制程工艺水平上处于同一世代。


到2018年第二季度,台积电的16nm和20nm制程对该公司的营收贡献率为25%,主要产品分为两大类:一是逻辑器件,包括中高端手机AP/SoC、基带芯片、CPU、GPU、矿机ASIC,以及FPGA等;二是射频芯片,包括高端手机的WIFI、蓝牙、NFC芯片,5G毫米波芯片,以及汽车电子用芯片等。


例如,寒武纪的MLU100,以及比特大陆开发的AI张量计算芯片BM1680,均采用了台积电的16nm工艺制造。


113彩票联电14nm制程占比有限


2018年8月,格罗方德宣布放弃7nm LP制程研发,将更多资源投入到12nm和14nm制程。


据悉,格罗方德制定了两条工艺路线图:一是FinFET,这方面,该公司有14LPP和新的12LPP(14LPP到7LP的过渡版本);二是FD-SOI,格罗方德目前在产的是22FDX,当客户需要时,还会发布12FDX。


因此,14nm是格罗方德最先进的主流制程工艺,位于美国纽约州马耳他,这里除了14nm,还有28nm的,最大产能为6万片晶圆/月,主要采用12英寸晶圆。主要用于代工高端处理器。目前来看,14nm产能占其总营收的比例较小。


联电方面,该公司位于台南的Fab 12A于2002年进入量产,目前已运用14nm制程为客户代工产品。


然而,联电的14nm制程占比只有3%左右,并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关,联电重点发展特殊工艺,无论是8吋厂,还是12吋,该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上,尤其是针对物联网、5G和汽车电子这些在未来具有巨大市场和发展前景的应用领域,联电的汽车电子业务,最近几年的年增长率都超过了30%。包括RF、MEMS、LCD Driver IC、OLED Driver IC等领域。


14nm FinFET制程方面,联电于2017年初开始量产,该公司还开发了第二套14nm平台,但是,在继续投资14nm制程方面,该公司持保守态度。


中国大陆14nm制程呼之欲出


相对于美、韩和台湾地区,中国大陆在14nm制程方面是绝对的跟随者,经过多年的研发努力,取得了一定的突破,距离量产时间也不远了,有望于2020年实现,中芯国际将扮演主要的推动者,其次是华虹集团的华力微电子。


中芯国际方面,其14nm FinFET已进入客户试验阶段,2019年第二季在上海工厂投入新设备,规划下半年进入量产阶段,未来,其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商。据悉,2019年,中芯国际的资本支出由2018年的18亿美元提升到了22亿美元。


2019年2月,中芯国际联席首席执行官梁孟松指出:“我们努力建立先进工艺全方位的解决方案,特别专注在FinFET技术的基础打造,平台的开展,以及客户关系的搭建。目前,中芯国际14nm技术进入客户验证阶段,产品可靠度与良率已进一步提升。同时,12nm的工艺开发也取得突破。”

             

据悉,中芯国际14nm制程量产主要分三个阶段:第一阶段是成本>ASP,第二阶段成本与 ASP相抵,第三阶段成本<ASP。这三个阶段需要控制产能逐步爬升,产品品类也需要慎重选择。第一阶段主要聚焦高端客户、多媒体应用等,第二阶段聚焦中低端移动应用,并且在 AI、矿机、区块链等应用有所准备。第三阶段为实现高 ASP,会发展射频应用。


华力微电子方面,在年初的SEMICON China 2019先进制造论坛上,该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示,华力微电子今年年底将量产28nm HKC+工艺,2020年底将量产14nm FinFET工艺。


结语


目前来看,英特尔、三星和台积电依然是14nm制程的主力军,也是它们主要的营收来源,其次是格罗方德和联电,但这两家的14nm产能相对来说很有限,而且也不是它们的发展重点。因此,在这个有巨大营收规模的市场,前三大玩家都在积极发展10nm、7nm及更先进制程,第四和第五玩家的产能又很有限的情况下,给了我国本土晶圆代工厂商不错的发展机遇,关键是要抓紧时间量产,并保证产能和良率。只要跟对了时间点,还是大有可为的。


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以上为合明科技在工业清洗方面的经验的累积,我们是国内自主掌握核心水基清洗技术的先创品牌,在水基清洗、环保清洗方面有着丰富的经验,也成为了IPC清洗标准主席单位。但是因为工业清洗问题内容广泛,没办法面面俱到,本文只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,力争能为客户提供全方位的工业清洗解决方案。

 

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