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14nm爭奪戰:一場七國群雄爭霸

2019-08-17
關鍵詞: 三星 芯片 GPU 半導體

目前來看,具有或即將具有14nm制程產能的廠商主要有七家,分別是:英特爾、臺積電、三星、格羅方德、聯電、中芯國際和華虹。

14nm制程是當下的中堅力量,承載著市場上絕大多數中高端芯片的制造,特別是工業、汽車、物聯網等,擁有龐大的市場空間,14nm制程正當其時。

14nm爭奪戰概述:

14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、礦機ASIC、FPGA、汽車半導體等制造。對于各廠商而言,該制程也是收入的主要來源。

英特爾、三星和臺積電依然是14nm制程的主力軍,也是它們主要的營收來源,其次是格羅方德和聯電,但這兩家的14nm產能相對來說很有限,而且也不是它們的發展重點。

因此,在這個有巨大營收規模的市場,前三大玩家都在積極發展10nm、7nm及更先進制程,第四和第五玩家的產能又很有限的情況下,給了我國本土晶圓代工廠商不錯的發展機遇,關鍵是要抓緊時間量產,并保證產能和良率。只要跟對了時間點,還是大有可為的。

英特爾:擠牙膏依舊爆單

而英特爾原計劃在2016年推出10nm,但經歷了多次延遲,2019年才姍姍來遲,可以看出對14nm制程的倚重程度。

然而,英特爾公司自己的14nm產能已經滿載,因此,該公司投入15億美元,用于擴大14nm產能,預計可在今年第3季度增加產出。

為了改善14nm產能,2018年的資本支出將達到150億美元,比年初增加了10億美元,這些錢將投入到俄勒岡州、亞利桑那州、愛爾蘭及以色列的14nm晶圓廠中,增加14nm產能供應以滿足市場需求。

而為了緩解CPU缺貨的尷尬,英特爾已經開始與三星交涉有關CPU代工的問題。目前三星已經正式同意為英特爾代工“Rocket Lake”微架構CPU,該微處理器將于2021年發布。

英特爾在14nm制程節點上確實消耗了比較長的時間,但是同一制程下英特爾通過對架構技術的優化,可以說是充分挖掘了14nm制程工藝的性能潛力。

從14nm到14nm+再到14nm++,從第五代酷睿到第九代酷睿,每代之間的性能提升幅度基本在10%-15%左右,第七代到第八代性能飆升40%。

而酷睿在核心數量提升的情況下,主頻、睿頻能力不僅未降反升,去年10月英特爾推出的第九代酷睿i9 9900K還達到了單核5GHz睿頻。究其原因,正是英特爾在14nm制程架構優化多年所帶來的突破。

從英特爾制程優化角度來看,其實這些年來14nm酷睿處理器在性能層面的提升幅度是相當大的,只不過每代與每代之間相對來說提升10%-15%,讓人感覺沒那么明顯罷了。

三星:打造中端還兼職賺外快

三星于2015年宣布正式量產14nm FinFET制程,先后為蘋果和高通代工過高端手機處理器。目前來看,其14nm產能市場占有率僅次于英特爾和臺積電。

今年年初三星發布了Exynos7 系列處理器新品:Exynos 7904,定位于中端,提供流暢的多任務處理能力,并且擁有優秀的功耗控制。

三星還準備了其他各種各樣的工藝,從14、10nm節點往下覆蓋到每一個數字上了,未來還要進軍3nm以下的2nm甚至1nm工藝,要挑戰半導體的物理學極限。

由于存儲芯片市場疲軟,對三星的營收產生了很大影響,因此,三星的晶圓代工產能利用率下降,想尋找新客戶,高通和英特爾是其主要的爭取對象。

英特爾希望三星方面能夠解決它們14nm產能短缺的問題,讓英特爾方面可以在2021年發布代號為“Rocket Lake”的CPU,三星將在2020年第四季度開始大規模生產14納米英特爾CPU。

臺積電:投入多年構筑護城河

臺積電于2015下半年量產16nm FinFET制程。與三星和英特爾相比,盡管它們的節點命名有所不同,三星和英特爾是14nm,臺積電是16nm,但在實際制程工藝水平上處于同一世代。

到2018年第二季度,臺積電的16nm和20nm制程對該公司的營收貢獻率為25%,主要產品分為兩大類:一是邏輯器件,包括中高端手機AP/SoC、基帶芯片、CPU、GPU、礦機ASIC,以及FPGA等;二是射頻芯片,包括高端手機的WIFI、藍牙、NFC芯片,5G毫米波芯片,以及汽車電子用芯片等。

新技術一經推出就為臺積電搶占了大量的市場份額,一夜之間就把勢均力敵的對手甩在了后面。而且由于在邁進16nm/14nm的門檻后,研發成本大大增加,臺積電憑借多年的積累逐漸站穩腳跟。

格羅方德:放棄7nm豪賭14nm

格羅方德將無限期暫停7nm LP工藝的開發,以便將資源轉移到更加專業的14nm和12nm FinFET節點的持續開發上。

這一決定并不是因為7nm LP工藝面臨技術障礙,而是出于經濟方面的考慮。在未來一段時間里,將專注射頻、嵌入式存儲器、低功耗定制產品在14nm、12nm FinFET工藝改進。

除AMD和IBM外的客戶,其更青睞于已經成熟的14nm FinFET工藝,而不是尚未成熟的更前沿節點。

14nm是格羅方德最先進的主流制程工藝,位于美國紐約州馬耳他,這里除了14nm,還有28nm的,最大產能為6萬片晶圓/月,主要采用12英寸晶圓。主要用于代工高端處理器。目前來看,14nm產能占其總營收的比例較小。

聯電:替補卻帶動核心業務增長

聯電位于臺南的Fab 12A于2002年進入量產,目前已運用14nm制程為客戶代工產品。

旗下8英寸廠接單滿載,且因硅晶圓漲價明顯、導致成本增加,自去年6月起調漲8英寸代工價格,陸續將成本增加的部分轉嫁給客戶。

聯電還將擴增蘇州和艦約1萬片8英寸月產能,最快今年底能量產。另外,聯電14納米產線打入挖礦市場,承接加密貨幣挖礦ASIC芯片訂單,接單直到第三季度都滿載。

然而,聯電的14nm制程占比只有3%左右,并不是其主力產線。這與該公司的發展策略直接相關,聯電重點發展特殊工藝,聚焦在各種新的特殊工藝發展上,尤其是針對物聯網、5G和汽車電子這些在未來具有巨大市場和發展前景的應用領域,聯電的汽車電子業務,最近幾年的年增長率都超過了30%。

14nm FinFET制程方面,聯電于2017年初開始量產,該公司還開發了第二套14nm平臺,但是在繼續投資14nm制程方面持保守態度。

中芯國際:我國14nm量產的推動者

相對于美、韓和臺灣地區,我國在14nm制程方面是絕對的跟隨者,經過多年的研發努力,取得了一定的突破,距離量產時間也不遠了,有望于2020年實現,中芯國際將扮演主要的推動者。

中芯國際的14nm FinFET已進入客戶試驗階段,2019年第二季在上海工廠投入新設備,規劃下半年進入量產階段,未來,其首個14nm制程客戶很可能是手機芯片廠商。今年中芯國際的資本支出由去年的18億美元提升到了22億美元。

14nm及12nm工藝的進展使中芯國際有望縮小與臺積電、三星等一線晶圓代工廠商在先進工藝上的差距。

盡管目最先進的工藝已推進到7nm,但主流芯片卻并不是全部采用7nm的工藝制造,14nm工藝仍然具有廣大的用戶群。另外目前也僅有臺積電和三星擁有7nm工藝,中芯國際的14nm工藝并不落后。

華力微電子:緊隨其后等待超越

華力微電子今年年底將量產28nm HKC+工藝,明年年底則將量產14nm FinFET工藝。

華力微電子是一個器件和工藝的大平臺,目前有兩個工廠,其中華虹5廠目前的月產能在35000片左右,工藝節點覆蓋55nm-28nm;華虹6廠的目標產能則能夠達到每月40000片,今年年底將達到每月20000片,并于2021年底達產,工藝節點更是覆蓋到28nm-14nm FinFET。

結尾:

我國發展半導體產業,應當兩頭兼顧,一方面發展先進工藝技術,比如14nm晶圓制造,同時也應保盈利求生存,在傳統工藝、特色工藝相對優勢領域求得突破。不過,由于臺積電、聯電、格羅方德等大廠都已經在中國大陸設廠,中芯國際和華力微電子要想崛起,還有一段路要走。


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