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【制造/封测】看似“落后”的28纳米工艺怎么突然又火了?

来源:中国电子报    原作者:陈炳欣    

在半导体缺芯的背景下,近段时间以来,台积电、联电、中芯国际纷纷传出将扩大28纳米工艺产能的消息。其中,晶圆代工厂龙头台积电将投资28.87亿美元建设28纳米的生产线,产能每月4万片;联电表示将出资兴建一座12英寸28纳米的新厂,产能规模2万片/月。中芯国际3月17日发布公告,将依托中芯深圳重点建设28纳米及以上产线,规划产能每月4万片。为一个2011年就已实现量产的工艺节点,在台积电推出5纳米的时代,28纳米有何迷人之处?为何几家代工大厂均将扩产的目光投在这个工艺节点之上?

代工大厂纷纷扩产28纳米

近日,台积电召开临时董事会核准资本预算28.87亿美元,将于南京厂扩建28纳米成熟工艺产能。台积电总裁魏哲家表示,2022年半导体产业供需仍吃紧,公司为此规划要扩充成熟工艺产能,预计新产能会在2023年开出,届时失衡状况可望稍微舒缓。此前,台积电在法说会上也曾预告将在南京厂扩充成熟工艺,只是当时并未明示将扩哪一个工艺节点。

联电也于日前宣布,将与多家全球领先的客户共同携手,通过全新的双赢合作模式,扩充在台南科学园区的12英寸厂Fab 12A P6厂区的产能。据悉,联电的客户根据协议将以议定价格预先支付订金,确保取得P6未来产能的长期保障。联电指出,P6产能扩建计划预计于2023年第二季度投入生产,届时将配备28纳米生产设备,未来可延伸至14纳米的生产,能直接配合客户未来工艺的升级需求。

中芯国际则在3月17日发布公告,与深圳市政府签订合作框架协议。依照计划,中芯深圳将开展项目的发展和营运,重点生产28纳米及以上的集成电路和提供技术服务,预期将于2022年开始生产,产能每月4万片,投资额约为23.5亿美元。

28纳米的迷人之处

目前,全球市场处于缺芯的状态。英特尔公司全球副总裁、中国区总裁杨旭日前在接受媒体采访时预计,至2022年年底芯片供应还会很紧张。在此情况下,半导体代工厂投资扩产自是题中应有之义。

然而,为何几家代工大厂均将扩产的目光投在28纳米工艺节点之上呢?据半导体专家莫大康的介绍,半导体一向有“大小”节点之分。28纳米就是一个大节点。与40纳米工艺相比,28纳米栅密度更高、晶体管的速度提升了约50%,每次开关时的能耗则减小了50%。在成本几乎相同的情况下,使用28纳米工艺可以给产品带来更加良好的性能优势。

台积电是全球最大的半导体代工厂,在28纳米节点上同样也具备最大的产能供给能力。资料显示,2011年第四季度,台积电率先实现了28纳米全世代工艺的量产。此后台积电多年占据全球28纳米市场中的最大企业的位置,2014年其销售收入主要来源于28纳米,占全球28纳米代工市场份额的80%,28纳米产能达到13万片/月,占公司总营收的34%。

随着半导体制造技术的进步,芯片工艺越做越小,性能也在不断提升。目前,最先的进节点已经达到5纳米,28纳米也演变成为成熟工艺。“但是并非所有芯片设计公司都会选择最先进的半导体制造工艺。更何况不是所有的芯片都像CPU、GPU那样需要极高的性能,很多芯片只是能够实现特定的功能就可以了,28纳米依然是一个极具‘性价比’的工艺节点。”莫大康指出。

联电有消息传出,当前电源管理芯片、显示驱动芯片、车用电子芯片等产品市场供应吃紧,交货期持续拉长的情况下,显示出这些主力企业以28纳米成熟制程生产的产能严重不足。因此,扩产28纳米产能成为当前各晶圆厂的重要规划之一。台积电则表示,南京厂扩产并投28nm成熟制程,主要源于目前全球芯片短缺现象已经从车用芯片扩展到包括远距应用所需的其他芯片领域。

竞争28纳米市场,是压力也是动力

近年来,中国大陆芯片厂商在28纳米工艺节点上已经取得一定进展。公开消息显示,中芯国际在2015年开始进行28纳米工艺量产,并于2018年宣布完成28纳米 HKMG的研发。这标志着中国大陆厂商全面实现了28纳米的制造工艺。2016年,上海华力12英寸先进工艺生产线项目也举行了开工仪式。该项目总投资为387亿元,将建设一条月产能4万片的12英寸集成电路芯片生产线。根据规划,工艺从28纳米起步,最终具备14纳米三维工艺的高性能芯片生产能力。2018年底,上海华力与联发科共同宣布:基于上海华力28纳米低功耗工艺平台的一颗无线通信数据处理芯片成功进入量产阶段。华为也具备了28纳米的量产能力。

那么,中国台湾地区厂商此时再次扩产28纳米生产线,且部分产能将转移到中国大陆,是否会对大陆厂商形成竞争压力呢?

莫大康指出,压力肯定是会有的,但压力也是动力。目前,中国大陆半导体自身可以提供的产能仍然严重不足。数据显示,2019年12月中国大陆境内的晶圆产能只占全球的13.9%。如果具体到28纳米节点,全球占比只有4%左右。而全球28纳米市场在百亿美元左右,台积电代工产能就占了全球的一半以上,2020年台积电来自28纳米的营收差不多60亿美元。中国大陆厂商当前的主要的任务仍然是提升自身实力。

另一方面,半导体竞争力的提升要立足于全产业链实力的提升。目前,中国大陆半导体制造的短板集中在设备与材料领域,包括光刻机和光刻胶等。28纳米作为成熟节点,绝大多数设备和材料也已成熟,关建在于如何尽快推进相关技术在中国大陆落地,打造本地化的28纳米生产线。这对中国大陆产业链完善有更为重大的意义,也能助力下游半导体代工制造得到更好更快的发展。

封面图片来源:拍信网