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關於28nm製程的一些常識

2021-05-21 09:30:41

28nm製程幹什麼用的?

從時間維度來說,28nm製程是晶片行業五六年前的主流工藝,屬於「過時製程」。

也許大家對於晶片代工製程差五六年沒啥概念。

舉例來說,對於手機晶片,當初採用28nm的手機內晶片有高通驍龍801和805,蘋果A7,三星Exynos 5410,華為麒麟910到麒麟935,聯發科從MT6572到MT6755S(Helio P18)..

好吧,只是說晶片,大家可能還是有些懵圈,搞不清這究竟是什麼水準,接下來再對應上手機型號大家就明白了。

高通驍龍801和805對應的手機,就是三星Galaxy S4和S5、小米3和小米4;

來,讓我們用回經典可以嗎?

而蘋果A7對應的是iPhone 5S、iPad mini 2/3;

華為麒麟910-935對應的是華為P6、P7、P8以及mate7,榮耀6、榮耀7。

至於聯發科MT657X系列,主要就是魅族、酷派、金立、樂視以及一眾山寨機用的,目前來說這些loser都不配寫出具體型號了。

至於電腦CPU,28nm大致是AMD 速龍 X4 860K,A10-7850K,國產FT-1500A/4水準。

顯示卡晶片,大致就是AMD的HD7850/7870/HD 7970,對應遊戲API是DirectX 11。

那些張口就來的抵制派噴子們,想一想如果大家現在買手機,都只能買到小米3、小米4以及華為P6/P7這樣級別的手機,用回HD7850這樣DirectX 12都不能支援的顯示卡,現在還會掏錢買嗎?

所以對於強調與時俱進的主流消費電子產品(手機/電腦/顯示卡)來說,28nm製程是絕對過氣網紅。

擴充28nm製程意義究竟何在?

既然都過氣了,為什麼大家還要建設新產能呢,是不是錢多人傻啊?

當然不是,目前來說,28nm算成熟製程和先進製程的交叉點上。在強調效能優先與時俱進的消費電子如最新手機、電腦CPU和顯示卡晶片方面,自然是不夠用了。

但是對於效能要求並不太苛刻的物聯網、5G(除晶片之外)、家電、通訊、交通、汽車、航空航天等行業晶片,需要量大價優,用在智慧電視、路由器、汽車車機、交換機晶片,卻是28nm製程大展身手的地方,這些產業也是國內具有優勢的產業。

從大的產業鏈來說,28nm製程工藝對於國內相關產業毫無疑問是有很強配套作用。

通過建立晶片代工和IC 設計與應用企業聚集基地,可以構建 5G、通訊、物聯網、顯示驅動與觸控、汽車電子、人工智慧等 IC 設計與應用優勢產業鏈。

比如當前電源管理晶片、顯示驅動晶片、車用電子晶片等產品市場供應吃緊,交貨期持續拉長的情況下,甚至導致某些車廠停產,顯示出28nm成熟製程生產的產能嚴重不足。

根據《2019 積體電路行業研究報告》,28nm 及以下工藝的先進工藝佔據了 48% 的市場份額,而成熟工藝則佔據了 52% 的市場份額。

中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明曾表示:「當前我國晶片製造產能發展嚴重滯後於需求,供給能力和需求的差距越來越大,如果不加速發展,未來中國晶片產能與需求的差距,將拉大到至少相當於 8 箇中芯國際的產能,因此必須加快速度。」

相關機構預測,從 2018 年到 2030 年,積體電路銷售額將增加 124%,彼時積體電路產能至少增加 2 倍,但擴產速度仍然難以追趕需求增長速度。

28nm自主國產化程序到底到了什麼階段?

「自媒體造」震驚體光刻機突破

真實世界的國產化光刻機

很遺憾,綜合權威媒體和我國光刻機主力製造商上海微電子官網資訊是沒有確切訊息,目前有關28nm光刻機突破資訊都還是自媒體「造」,所有的資訊都是來自各種自媒體,權威媒體和傳說中做出突破的上海微電子絲毫未動,無論是官網還是正規的嚴肅媒體都沒有確認過。

從晶片製程斷代來說,90nm-130nm差不多是同一代,65nm-45nm是一代,45nm-32nm是一代,28nm是32nm到20nm/22nm的中間代,算是臺積電搞出來的特殊分割。

上海微電子65nm和45nm的產品都沒有出來,直接跨越到28nm本身就是一個不太科學的「跨越式發展」,涉及方方面面都是要跨代,就算通過逆向工程也不是一件容易的事情。

要知道高階光刻機本身就是集世界諸多先進技術於一體的東西,ASML本身更像是一個產品整合商,他的光刻機零部件來自世界各國。現實點說,缺乏上游支撐的上海微電子,5年以內28nm成套裝置全部國產化可能性不大。

唯一的變數來自一個傳言:中國企業擬向尼康和佳能兩家日本公司提供資金,要求共同開發除EUV以外的新型光刻機。如果集三家財力和技術能力齊心協力搞,整合排除美國技術的28nm裝置機會還是很大。但是這個合作傳言本身就不靠譜,日美關係比日中關係孰輕孰重一目瞭然。這個傳言到現在也是悄無聲息,基本上也是PPT合作。

所以,控制28nm製程空巢等五年以後上國產化嗎?市場會等你?

國內28nm製程產能如何?

國內主力軍中芯國際28nm產能,相比競爭對手可以用孱弱形容,不說同競爭對手比,即便按自己營收來說都是微不足道的。

從產能分佈看,上海工廠有一部分,20K/月還同14nm共用。

從營收上看,合計還不到7%佔比。基本上沒有形成規模效應。

所以中芯國際一直在謀求擴產,目前來看終於開動了,沒辦法,晶片投資都是天量資金,靠中芯國際自己是沒辦法的,得有大錢才能開動。好在中芯國際迴歸後有強大底座支撐,只用了19天光速在科創板IPO,重新整理了科創板速度,融資了一大筆,募資額高達532億元。

有錢了就甩開膀子開幹。在去年,中芯國際剛剛聯手國家大基金二期成立合資企業中芯京城,大手筆斥資 500 億元擴產 28nm。根據此前公告,500 億元為上述項目首期投資,一期項目計劃於 2024 年完工,建成後將達成每月約 10 萬片 12 英寸晶圓產能。

今年緊接著同深圳聯手再開基業,預計在深圳投資額 23.5 億美元,摺合人民幣約為 153 億元,通過雙方合資的中芯深圳實現最終每月約 4 萬片 12 吋晶圓的產能。預期將於 2022 年開始生產。

中芯國際的28nm製程會撼動晶片代工界格局嗎?答案是否定的,即便是從成熟製程產能分佈格局來說,臺灣廠商仍然佔據上風。

包含了28nm及以上成熟產能

是不是臺積電擴充的產能非南京不可?

臺積電28nm工藝的產能利用率在2020年已接近100%。在2020年的二季度和三季度,28nm工藝在臺積電營收中所佔的比重分別為14%和12%,僅次於7nm和16nm工藝,是臺積電三項營收佔比超過10%的工藝之一,所以核准28.87億美元(摺合人民幣約為187.19億元)資本預算,並預計在南京廠建置月產4萬片的28nm產能。

從經濟性看,南京廠原有2萬片16nm產能已經達成,製程技術也以12nm及16nm為主,利用南京廠現有廠房擴產,擴充28nm產能最快速的方法。2016年,臺積電(南京)有限公司登記成立,這是臺積電在南京全資設立的子公司,是大陸第一座能夠在地量產12nm製程的12英寸晶圓廠,從動土到進機只花14個月,成為該公司建廠最快、上線最快廠區。

內地的高速度,加上無缺水、缺電掣肘,南京確實是臺積電最優選擇。

但是隻要認真看過臺積電產能分佈,就知道南京並非其唯一選擇。臺積電也不會將雞蛋放在一個籃子,抵制南京擴充產能根本阻止不了臺積電28nm產能擴充計劃。

狡兔三窟算不了什麼


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