在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，10nm、7nm及更先進(jìn)制程的競(jìng)爭(zhēng)正在變得越來(lái)越不激烈，其主要原因自然是投入巨大、風(fēng)險(xiǎn)高，愿意進(jìn)入的玩家越來(lái)越少，目前只剩下臺(tái)積電、三星和英特爾這三家了，這里顯然成為了賣方市場(chǎng)，從各大客戶為獲得足夠的臺(tái)積電7nm產(chǎn)能而爭(zhēng)破頭這一點(diǎn)就可見一斑。
先進(jìn)產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng)不激烈，而成熟的28nm制程則已經(jīng)顯得有些過(guò)剩。此時(shí)，居于兩者中間位置的14nm制程顯然成為了當(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、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)。
目前來(lái)看，14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、礦機(jī)ASIC、FPGA、汽車半導(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，特別是英特爾，14nm是其目前的主要制程工藝，以該公司的體量而言，其帶來(lái)的收入可想而知。而對(duì)于中國(guó)大陸本土的晶圓代工廠來(lái)說(shuō)，特別是中芯國(guó)際和華虹，正在開發(fā)14nm制程技術(shù)，距離量產(chǎn)時(shí)間也不遠(yuǎn)了。這樣，在兩三年后，隨著新產(chǎn)能的成熟，14nm制程的市場(chǎng)格局值得期待。
目前來(lái)看，具有或即將具有14nm制程產(chǎn)能的廠商主要有7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。
下圖所示為6家廠商的各種制程工藝量產(chǎn)時(shí)間，其中綠色部分為14nm的。
圖源：西南證券
執(zhí)著的英特爾與三星傳緋聞
自2015年正式推出14nm制程后，英特爾已經(jīng)對(duì)其依賴了4年的時(shí)間，該制程也為這家半導(dǎo)體巨頭帶來(lái)了非常可觀的收入。從Skylake（14nm）、Kaby Lake（14nm+）、Coffee Lake（14nm++），到2018年推出的14nm+++，該公司一直在保持對(duì)14nm制程的更新。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，從這里也可以看出該公司對(duì)14nm制程的倚重程度。
同為14nm制程，由于英特爾嚴(yán)格追求摩爾定律，因此其制程的水平和嚴(yán)謹(jǐn)度是最高的，就目前已發(fā)布的技術(shù)來(lái)看，英特爾持續(xù)更新的14nm制程與臺(tái)積電的10nm大致同級(jí)。
這里還可就具體的參數(shù)指標(biāo)，與三星和臺(tái)積電做個(gè)比較，英特爾于2014年發(fā)布了14nm制程，其節(jié)點(diǎn)每平方毫米有3750萬(wàn)個(gè)晶體管，臺(tái)積電16nm制程（該公司沒(méi)有14nm制程，但其16nm與市場(chǎng)上的14nm同級(jí)）節(jié)點(diǎn)每平方毫米約有2900萬(wàn)個(gè)晶體管，三星14nm節(jié)點(diǎn)每平方毫米約有3050萬(wàn)個(gè)晶體管。此外，英特爾的14nm節(jié)點(diǎn)柵極長(zhǎng)度為24nm，優(yōu)于臺(tái)積電的33nm，也優(yōu)于三星的30nm。英特爾14nm節(jié)點(diǎn)的鰭片高度為53nm，優(yōu)于臺(tái)積電的44nm，以及三星的49nm。
今年5月，英特爾稱將于第3季度增加14nm制程產(chǎn)能，以解決CPU市場(chǎng)的缺貨問(wèn)題。
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。其14nm制程芯片主要在美國(guó)亞利桑那州及俄勒岡的D1X晶圓廠生產(chǎn)，海外14nm晶圓廠是位于愛(ài)爾蘭的Fab 24，目前還在升級(jí)14nm工藝。
三星方面，該公司于2015年宣布正式量產(chǎn)14nm FinFET制程，先后為蘋果和高通代工過(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。
前面提到，英特爾的14nm產(chǎn)能吃緊，已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)需求，在這樣的背景下，今天6月，有媒體報(bào)道稱，三星和英特爾正在就14nm Rocket Lake芯片的生產(chǎn)進(jìn)行談判。
自2018年下半年以來(lái)，英特爾在升級(jí)和建立用于生產(chǎn)10nm芯片的新生產(chǎn)線方面投入了大量資金，但要想擴(kuò)大規(guī)模還需要幾年時(shí)間。在此期間，英特爾必須提高其14nm芯片的產(chǎn)量。因此，傳聞它將一部分CPU轉(zhuǎn)由三星代工，希望能夠解決產(chǎn)能不足的問(wèn)題。
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，高通和英特爾是其主要的爭(zhēng)取對(duì)象。
據(jù)報(bào)道，三星將于明年第四季度開始大規(guī)模生產(chǎn)英特爾的14nm Rocket Lake芯片，如果此言不虛的話，三星制造的首款CPU將于2021年上市。
不一樣的臺(tái)積電
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：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，以及汽車電子用芯片等。
例如，寒武紀(jì)的MLU100，以及比特大陸開發(fā)的AI張量計(jì)算芯片BM1680，均采用了臺(tái)積電的16nm工藝制造。
格羅方德與聯(lián)電14nm制程占比有限
2018年8月，格羅方德宣布放棄7nm LP制程研發(fā)，將更多資源投入到12nm和14nm制程。
據(jù)悉，格羅方德制定了兩條工藝路線圖：一是FinFET，這方面，該公司有14LPP和新的12LPP（14LPP到7LP的過(guò)渡版本）；二是FD-SOI，格羅方德目前在產(chǎn)的是22FDX，當(dāng)客戶需要時(shí)，還會(huì)發(fā)布12FDX。
因此，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)電方面，該公司位于臺(tái)南的Fab 12A于2002年進(jìn)入量產(chǎn)，目前已運(yùn)用14nm制程為客戶代工產(chǎn)品。
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，無(wú)論是8吋廠，還是12吋，該公司會(huì)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)電的汽車電子業(yè)務(wù)，最近幾年的年增長(zhǎng)率都超過(guò)了30%。包括RF、MEMS、LCD Driver IC、OLED Driver IC等領(lǐng)域。
14nm FinFET制程方面，聯(lián)電于2017年初開始量產(chǎn)，該公司還開發(fā)了第二套14nm平臺(tái)，但是，在繼續(xù)投資14nm制程方面，該公司持保守態(tài)度。
中國(guó)大陸14nm制程呼之欲出
相對(duì)于美、韓和臺(tái)灣地區(qū)，中國(guó)大陸在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，其次是華虹集團(tuán)的華力微電子。
中芯國(guó)際方面，其14nm FinFET已進(jìn)入客戶試驗(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制程客戶很可能是手機(jī)芯片廠商。據(jù)悉，2019年，中芯國(guó)際的資本支出由2018年的18億美元提升到了22億美元。
2019年2月，中芯國(guó)際聯(lián)席首席執(zhí)行官梁孟松指出：“我們努力建立先進(jìn)工藝全方位的解決方案，特別專注在FinFET技術(shù)的基礎(chǔ)打造，平臺(tái)的開展，以及客戶關(guān)系的搭建。目前，中芯國(guó)際14nm技術(shù)進(jìn)入客戶驗(yàn)證階段，產(chǎn)品可靠度與良率已進(jìn)一步提升。同時(shí)，12nm的工藝開發(fā)也取得突破。”
據(jù)悉，中芯國(guó)際14nm制程量產(chǎn)主要分三個(gè)階段：第一階段是成本>ASP，第二階段成本與 ASP相抵，第三階段成本<ASP。這三個(gè)階段需要控制產(chǎn)能逐步爬升，產(chǎn)品品類也需要慎重選擇。第一階段主要聚焦高端客戶、多媒體應(yīng)用等，第二階段聚焦中低端移動(dòng)應(yīng)用，并且在 AI、礦機(jī)、區(qū)塊鏈等應(yīng)用有所準(zhǔn)備。第三階段為實(shí)現(xiàn)高 ASP，會(huì)發(fā)展射頻應(yīng)用。
華力微電子方面，在年初的SEMICON China 2019先進(jìn)制造論壇上，該公司研發(fā)副總裁邵華發(fā)表演講時(shí)表示，華力微電子今年年底將量產(chǎn)28nm HKC+工藝，2020年底將量產(chǎn)14nm FinFET工藝。
結(jié)語(yǔ)
目前來(lái)看，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。