隨著新能源汽車、自動(dòng)駕駛、家電等領(lǐng)域需求的快速增長(zhǎng)，最為緊缺的28nm及以上成熟制程芯片的供應(yīng)似乎成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
Gartner數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)全球芯片制造商今年將向資本支出投入約1460億美元，比上一年增長(zhǎng)約三分之一，但據(jù)其估計(jì)，每6美元中只有不到1美元專門用于目前面臨最長(zhǎng)積壓的所謂傳統(tǒng)芯片。成熟工藝投入的不足讓人對(duì)當(dāng)前擴(kuò)產(chǎn)的“遠(yuǎn)水能否救得了近火”產(chǎn)生懷疑。
然而，這并不阻礙各大晶圓代工廠28nm的擴(kuò)建步伐，半導(dǎo)體行業(yè)的賭注仍在繼續(xù)。
“優(yōu)等生”28nm曾被“冷落”
眾所周知，28nm是成熟工藝中的重要節(jié)點(diǎn)，區(qū)分了先進(jìn)制程與成熟制程，由臺(tái)積電于2011年率先推出，此后，三星、格芯、中芯國(guó)際等大廠也接連宣布突破了28nm。
比上：與40nm工藝相比，28nm柵密度更高、晶體管的速度提升了約50%，每次開(kāi)關(guān)時(shí)的能耗則減小了50%。在成本幾乎相同的情況下，使用28nm工藝可以給產(chǎn)品帶來(lái)更加良好的性能優(yōu)勢(shì)。
對(duì)比之下：16nm節(jié)點(diǎn)之后要用上FinFET晶體管技術(shù)，晶圓制造成本會(huì)上升至少50%以上。此前市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IBS數(shù)據(jù)顯示，28nm之后芯片的成本迅速上升，28nm工藝的成本為0.629億美元，5nm將增至4.76億美元。
再加上過(guò)去多年的設(shè)備折舊完成，我們可以預(yù)見(jiàn)28nm在這些制程中有著高性能、低功耗和低成本等優(yōu)勢(shì)。此外，28nm適用范圍也十分廣泛，能夠滿足手機(jī)、電腦、IoT和各類消費(fèi)電子相關(guān)芯片需求。眾多優(yōu)勢(shì)之下，28nm迎來(lái)了它的“高光時(shí)刻”。
據(jù)Omdia數(shù)據(jù)顯示，2013年是28nm制程的普及年，2015~2016年間，28nm工藝開(kāi)始大規(guī)模用于手機(jī)應(yīng)用處理器和基帶。隨著技術(shù)的成熟，28nm工藝產(chǎn)品市場(chǎng)需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并且這種高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)持續(xù)到2017年。
或許是當(dāng)時(shí)的28nm太過(guò)“誘人”，引得眾多廠商加碼布局。到了2018年，媒體的報(bào)道紛紛表示，全球28nm呈現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩格局，臺(tái)積電、聯(lián)電等都面臨產(chǎn)能過(guò)剩的危機(jī)。
當(dāng)時(shí)的臺(tái)積電在回顧18年Q3業(yè)績(jī)時(shí)曾表示，28nm目前全球產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題嚴(yán)重，未來(lái)幾年都將處于供給過(guò)剩的情況。為了應(yīng)對(duì)于此，公司積極開(kāi)發(fā)特殊工藝，以此來(lái)增強(qiáng)客戶粘性。此后，臺(tái)積電28nm的產(chǎn)能開(kāi)始下降。
聯(lián)電也不例外。2018年，在聯(lián)電Q3財(cái)報(bào)會(huì)后，歐系外資研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為，從聯(lián)電財(cái)報(bào)釋出2018年第四季業(yè)績(jī)展望遜于預(yù)期、28nm因市場(chǎng)新產(chǎn)能開(kāi)出使明年將供過(guò)于求的態(tài)勢(shì)來(lái)看，聯(lián)電營(yíng)運(yùn)基本面修正的壓力正在加大，預(yù)估其恐將在2018年第四季與2019年第一季面臨營(yíng)運(yùn)虧損的局面。
并且從聯(lián)電2018年第四季財(cái)務(wù)報(bào)告來(lái)看，確實(shí)營(yíng)運(yùn)虧損。18年Q4，聯(lián)電合并營(yíng)業(yè)收入為新臺(tái)幣355.2億元（約11.5億美元），與去年同期的新臺(tái)幣366.3億元相比減少3.0%。歸屬母公司虧損為新臺(tái)幣17.1億元。
由此可見(jiàn)，2018年28nm的過(guò)剩危機(jī)對(duì)臺(tái)積電、聯(lián)電兩大代工廠都帶來(lái)了不小的壓力。
同時(shí)，隨著先進(jìn)制程的不斷突破，28nm對(duì)于晶圓代工廠來(lái)說(shuō)“賺錢”價(jià)值也在下降。
管理咨詢公司Bain & Co.稱，截至今年，用于先進(jìn)芯片的5nm晶圓的售價(jià)約為 17,000 美元，可讓應(yīng)用程序在 iPhone 13 等最新款智能手機(jī)上運(yùn)行。相比之下，28nm晶圓的價(jià)格約為 3,000 美元，即使考慮到設(shè)備折舊，兩者之間的回報(bào)差距可以說(shuō)是十分明顯。
再加上，未來(lái)市場(chǎng)供需存在不確定性，擴(kuò)充成熟制程可能造成產(chǎn)能過(guò)剩。種種因素之下，這幾年，臺(tái)積電等廠商幾乎都把重點(diǎn)投向了先進(jìn)制程。
然而世事難料，在疫情這只突如其來(lái)的“蝴蝶”翅膀的扇動(dòng)下，一切都變得不一樣了。“宅經(jīng)濟(jì)”帶來(lái)的消費(fèi)電子以及新能源汽車、5G、AIoT 等新應(yīng)用的快速興起，讓多年不再擴(kuò)產(chǎn)的成熟制程迎來(lái)了爆發(fā)式的需求增長(zhǎng)，供需嚴(yán)重失衡，持續(xù)沖擊著眾多的行業(yè)。
至此，臺(tái)積電再次扛起了28nm大旗，而聯(lián)電、格芯則憑借戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢(shì)，在這個(gè)節(jié)點(diǎn)攻城拔寨，中芯國(guó)際也在鉆研多年后，迎來(lái)了28nm好時(shí)機(jī)。
晶圓代工廠的“跑馬圈地”
面對(duì)驚人的28nm需求，今年以來(lái)，臺(tái)積電、聯(lián)電、格芯、中芯國(guó)際、力積電等代工廠紛紛擴(kuò)產(chǎn)。其中，作為全球晶圓代工龍頭的臺(tái)積電勢(shì)頭最為兇猛，明確在我國(guó)的江蘇省南京市、臺(tái)灣省高雄市以及日本的熊本縣三地?cái)U(kuò)產(chǎn)建廠。
此外，聯(lián)電也斥巨資擴(kuò)大臺(tái)灣省臺(tái)南市Fab12A P6廠區(qū)產(chǎn)能，中芯國(guó)際新增兩個(gè)地區(qū)的28nm產(chǎn)能，格芯則是繼續(xù)加大德國(guó)的28nm產(chǎn)能，力積電銅鑼廠也已動(dòng)工。
臺(tái)積電
今年4月，臺(tái)積電召開(kāi)臨時(shí)董事會(huì)，通過(guò)資本預(yù)算案28.87億美元（約合新臺(tái)幣794億元），將用于擴(kuò)充南京廠28nm成熟制程產(chǎn)能，預(yù)計(jì)擴(kuò)增月產(chǎn)能達(dá)4萬(wàn)片。
臺(tái)積電表示，南京廠目前月產(chǎn)能為2萬(wàn)片12英寸晶圓，主要生產(chǎn)16nm制程；為解決產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性短缺問(wèn)題，將會(huì)在南京廠建置28nm成熟制程產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2022年下半年開(kāi)始量產(chǎn)，2023年中期達(dá)到4萬(wàn)片月產(chǎn)能的建置。
這在當(dāng)時(shí)引起了廣泛討論，而到了下半年，臺(tái)積電更是一口氣新增熊本和高雄兩座新廠。
11月9日，臺(tái)積電與索尼全資子公司索尼半導(dǎo)體共同宣布，臺(tái)積電將在日本熊本縣設(shè)立子公司Japan Advanced Semiconductor Manufacturing（JASM）。臺(tái)積電表示，初期預(yù)估資本支出約70億美元，JASM將于2022年開(kāi)始興建特殊技術(shù)晶圓廠，并于2024年底前開(kāi)始生產(chǎn)，采用22nm及28nm制程提供專業(yè)集成電路制造服務(wù)，月產(chǎn)能達(dá)4.5萬(wàn)12英寸晶圓，這案并獲日本政府承諾支持。
宣布在日本建廠的同一天，臺(tái)積電也宣布將于高雄設(shè)立生產(chǎn)7nm及28nm的晶圓廠。該消息也于10日的臺(tái)灣“中時(shí)電子報(bào)”中被證實(shí)，臺(tái)積電高雄廠預(yù)計(jì)于2022年開(kāi)始動(dòng)工，并于2024年開(kāi)始量產(chǎn)。
據(jù)臺(tái)媒中央社9月報(bào)道，臺(tái)積電中油高雄煉油廠舊址將興建2座12英寸晶圓廠，包括第一期月產(chǎn)能4萬(wàn)片的7nm及6nm晶圓廠，及第二期月產(chǎn)能2萬(wàn)片的28nm及22nm晶圓廠。
今年7月，臺(tái)積電供應(yīng)鏈曾表示，不少28nm制程設(shè)備已停產(chǎn)，但為支應(yīng)臺(tái)積電未來(lái)驚人的需求，設(shè)備商須配合設(shè)法重新生產(chǎn)。可想臺(tái)積電此次28nm擴(kuò)產(chǎn)勢(shì)頭之兇猛。
聯(lián)電
相比前幾年臺(tái)積電卯足勁研發(fā)先進(jìn)制程，聯(lián)電早在2018年就宣布放棄12nm以下先進(jìn)工藝投資，28nm等成熟制程節(jié)點(diǎn)自然成為其主要專注所在。然而，面對(duì)市場(chǎng)的需求，聯(lián)電也難以招架。
聯(lián)電總經(jīng)理簡(jiǎn)山杰9月初表示，聯(lián)電2021年產(chǎn)能已銷售一空，現(xiàn)階段與客戶洽談的是明年產(chǎn)能，客戶傾向談長(zhǎng)期合作及簽訂長(zhǎng)期合約。如此一來(lái)，擴(kuò)產(chǎn)也是必然的趨勢(shì)。
4月，聯(lián)電宣布將與多家全球領(lǐng)先的客戶共同攜手，透過(guò)全新的雙贏合作模式，擴(kuò)充在臺(tái)南科學(xué)園區(qū)的12英寸廠Fab12A P6廠區(qū)的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2023年第2季投入生產(chǎn)，規(guī)劃總投資金額約新臺(tái)幣1000億元。
聯(lián)電指出，P6產(chǎn)能擴(kuò)建計(jì)劃預(yù)計(jì)于2023年第二季投入生產(chǎn)，屆時(shí)將配備28nm生產(chǎn)機(jī)臺(tái)，未來(lái)可延伸至14nm的生產(chǎn)，能直接配合客戶未來(lái)制程進(jìn)展的升級(jí)需求。據(jù)悉，聯(lián)電臺(tái)南科學(xué)園區(qū)Fab 12A P6廠區(qū)將采28nm制程，產(chǎn)能2.75萬(wàn)片。
格芯
格芯是全球第四大晶圓代工廠。目前，格芯的全球制造格局是，40nm主要位于新加坡， 28nm主要位于德國(guó)，14nm則主要位于美國(guó)。今年6月，格芯曾宣布將斥資 60 億美元擴(kuò)大其在新加坡、德國(guó)和美國(guó)工廠的產(chǎn)能。其中對(duì)德國(guó)的投資預(yù)計(jì)為10億元。
8月，格芯對(duì)外透露了投資10億美元對(duì)德國(guó)德累斯頓（Dresden）晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。Isaiah Research認(rèn)為，22/28nm方面，格芯在德國(guó)的產(chǎn)能可能會(huì)在年底達(dá)到月產(chǎn)6萬(wàn)至6.5萬(wàn)片，三星、美格納、Anapass、硅芯片或是潛在客戶。
力積電
面對(duì)目前市場(chǎng)對(duì)成熟制程芯片需求的大爆發(fā)，今年3月，力積電第9個(gè)廠區(qū)銅鑼廠正式開(kāi)工。彼時(shí)，力積電舉行銅鑼12英寸晶圓廠動(dòng)工典禮，總投資金額高達(dá)2780億元新臺(tái)幣，聚焦1x到50nm的成熟制程。完工后總產(chǎn)能將達(dá)每月10萬(wàn)片，預(yù)計(jì)2023年分期投產(chǎn)，初期規(guī)劃產(chǎn)能為每月2.5萬(wàn)片，滿載年產(chǎn)值可望超過(guò)600億元新臺(tái)幣。
中芯國(guó)際
今年，中芯國(guó)際接連宣布在上海、深圳兩地建廠，可見(jiàn)其在成熟制程的產(chǎn)能需求仍在上升。
3月17日晚，中芯國(guó)際發(fā)布公告稱，公司和深圳政府（透過(guò)深圳重投集團(tuán)）（其中包括）擬以建議出資的方式設(shè)立晶圓廠，重點(diǎn)生產(chǎn)28納米及以上的集成電路和提供技術(shù)服務(wù)，旨在實(shí)現(xiàn)最終每月約40000片12英寸晶圓的產(chǎn)能。預(yù)期將于2022年開(kāi)始生產(chǎn)，項(xiàng)目新投資額估計(jì)為23.5億美元。
9月，中芯國(guó)際再次發(fā)布公告稱，和中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)管理委員會(huì)簽署合作框架協(xié)議，有意在上海臨港自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)共同成立合資公司，將規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能為 10 萬(wàn)片/月的 12 英寸晶圓代工生產(chǎn)線項(xiàng)目，聚焦于提供 28 nm及以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)的集成電路晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。該項(xiàng)目計(jì)劃投資約88.7億美元，該合資公司注冊(cè)資本金擬為55億美元。
“熱鬧”的2024年
顯然，各大代工廠的加碼布局將28nm制程節(jié)點(diǎn)推上了新高度，而從投產(chǎn)時(shí)間來(lái)看，2024年，28nm領(lǐng)域或許會(huì)更加熱鬧。
根據(jù)IHS Markit預(yù)測(cè)，全球晶圓代工市場(chǎng)的規(guī)模將在2025年達(dá)到961億美元，其中28nm以上的成熟制程占比將達(dá)到48%。
各大晶圓代工廠28nm廠的布局
從上圖來(lái)看，除了已經(jīng)量產(chǎn)的工廠外，新擴(kuò)產(chǎn)的28nm廠房到2024年基本都已開(kāi)始量產(chǎn)、滿產(chǎn)，屆時(shí)全球28nm產(chǎn)能會(huì)到達(dá)一個(gè)新高度。而從分布來(lái)看，28nm制程主要分布在亞洲，其中中國(guó)臺(tái)灣憑借臺(tái)積電、聯(lián)電兩大代工廠成為28nm的集中營(yíng)。
從企業(yè)來(lái)看，臺(tái)積電則是28nm的主力軍。其實(shí)作為最先突破28nm制程，臺(tái)積電在28nm領(lǐng)域一直獨(dú)占鰲頭，在2017年的時(shí)候，臺(tái)積電在全球28nm制程產(chǎn)值占比就已接近7成。雖然前幾年，臺(tái)積電忙著發(fā)力先進(jìn)制程，降低了對(duì)28nm的投入，但是到2024年，隨著南京、高雄、熊本三座工廠的投產(chǎn)，臺(tái)積電對(duì)28nm市場(chǎng)的市占率有望更上一層。
更重要的是，臺(tái)積電突破28nm制程至今已有10年，設(shè)備折舊接近完畢，加上此前宣布將無(wú)限期擱置28nm工藝下半年漲價(jià)的調(diào)整，都將助力臺(tái)積電坐穩(wěn)28nm龍頭這把交椅。
除臺(tái)積電外，28nm擴(kuò)產(chǎn)最為積極的應(yīng)就屬中芯國(guó)際了。早在去年，中芯國(guó)際就開(kāi)始擴(kuò)產(chǎn)28nm領(lǐng)域，中芯京城項(xiàng)目投資高達(dá)76億美元。
雖然中芯國(guó)際Q3季度報(bào)數(shù)據(jù)顯示，目前中芯國(guó)際主要收入來(lái)源為55/65納米和0.15/0.18微米，分別占比為28.5%和27.9%，但FinFET/28納米收入占比已有提升，從去年同期的14.6%上升至18.2%。據(jù)消息顯示，北京、上海臨港、深圳項(xiàng)目相繼投產(chǎn)后，中芯國(guó)際月產(chǎn)能分別將增加10萬(wàn)片、10萬(wàn)片和4萬(wàn)片。到2024年，中芯國(guó)際28納米收入占比也有望進(jìn)一步提高。
聯(lián)電在2018年宣布停止12nm以下先進(jìn)工藝的研發(fā)后，開(kāi)始強(qiáng)化對(duì)成熟及差異化工藝市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，其旗下28納米制程獲的許多客戶肯定，因此在擴(kuò)產(chǎn)方面也是毫不手軟。去年4月聯(lián)電就宣布擴(kuò)產(chǎn)廈門聯(lián)芯，今年更是兩次宣布擴(kuò)產(chǎn)聯(lián)電Fab12AP5廠區(qū)與P6廠區(qū)，還表示，未來(lái) 3 年聯(lián)電在南科的投資金額將達(dá) 1500 億元新臺(tái)幣。
寫在最后
此前有人認(rèn)為28nm是落后產(chǎn)能，但事實(shí)證明，28nm雖然不算先進(jìn)工藝，但是并不落后，作為成熟工藝中的重要節(jié)點(diǎn)，28nm是既有競(jìng)爭(zhēng)力又長(zhǎng)壽的制程。
Omdia預(yù)測(cè)，隨著手機(jī)上新的硬件升級(jí)以及物聯(lián)網(wǎng)的興起和普及，越來(lái)越多的新興應(yīng)用的產(chǎn)生，催生了28nm即將進(jìn)入下一個(gè)需求旺盛的周期，OLED Driver、Connectivity Chips、FPGA、4G Transceiver、NB-IoT等產(chǎn)品都將成為28nm產(chǎn)線的主流。
可想而知，在臺(tái)積電、聯(lián)電、中芯國(guó)際、格芯、聯(lián)電等加入擴(kuò)產(chǎn)戰(zhàn)團(tuán)之后，未來(lái)28nm的競(jìng)爭(zhēng)只會(huì)越來(lái)越激烈。