隨著5nm/7nm集成電路工藝需求的激增,每塊晶圓的收入也在攀升。盡管開發成本很高,但更小的節點可以為每個晶圓帶來更大的收益。
集成電路的成功和普及很大程度上取決于集成電路制造商能否繼續提供性價比更高的性能和功能。隨著主流CMOS工藝達到其理論、實踐和經濟極限,降低集成電路(按功能或按性能)成本不可避免地與不斷增長的技術和晶圓廠制造學科聯系在一起。
IC Insights的2021年版《 McClean報告》(于2021年1月發布)中提供的數據指出,許多無晶圓廠的IC公司都在爭先恐后地要求使用7nm和5nm工藝節點制造他們的前沿器件,包括高性能微處理器、低功耗應用處理器和其他先進邏輯器件。圖1所示為目前邏輯和代工供應商的一些迭代產品。
特別是在晶圓代工領域,采用領先工藝制造具有明顯優勢。2020年,臺積電是唯一一家同時使用7nm和5nm工藝節點制造IC的純代工企業。并非巧合的是,由于許多頂級的無晶圓廠IC供應商——16家2020年收入超過10億美元的無晶圓廠IC公司——都計劃使用這些最先進的工藝生產最新設計,其每塊晶圓的總營收在2020年顯著增加。
四家純代工企業中有三家在2020年享有較高的每片晶圓營收(GlobalFoundries去年每片晶圓營收下滑1%)。臺積電為1634美元,這個價格比GlobalFoundries高出66%,是聯電和中芯國際每晶圓收入的兩倍多。
預計到2021年,臺積電的資本支出將達到250億美元,該公司將擴大這些節點的可用產能,并在今年開始風險生產3nm芯片,預計2022年開始量產。
除了代工和邏輯IC制造外,三星、美光、SK Hynix和Kioxia / WD等存儲器供應商都在使用先進的工藝來制造其DRAM和閃存組件。無論設備類型如何,IC行業都已經發展到只有極少數的公司可以開發前沿工藝技術并制造前沿IC的地步。不斷增長的設計和制造挑戰以及成本已經將集成電路領域劃分為有與無。隨著頂級生產商所持份額的增加,各個IC產品領域的市場份額構成已成為“重中之重”,留給剩余競爭者的空間很小。