为什么是28nm？

晰数塔互联网快讯
2021-04-28 13:42

本文来自微信公众号：半导体行业观察（ID：icbank），作者：蒋思莹，题图来自：unsplash

最近，关于28nm工艺的新闻频频见于报端。

一方面，台积电日前宣布，将斥资约800亿元新台币，在南京厂建置28纳米制程，目标在2023年达到4万片月产能。除此之外，市场中也有消息传出晶圆代工大厂联电正与包括联发科、联咏、瑞昱等3大IC设计公司讨论投资产能合作的情况，以进一步满足市场对28nm的需求。

另一方面，有国内某所谓大V对台积电在国内扩产28nm大放厥词。

其实从2011年台积电率先开始量产28nm至今，28nm制程已经在市场中存在了十年。然而在过了十年后，28nm并没有因新工艺的出现而黯然失色，反而出现了产能紧张的情况，引得各大晶圆代工厂纷纷有了扩产的计划。这种大规模扩建成熟工艺的情况，在晶圆代工历史上并不常见。28nm为什么能够长盛不衰？

曾经被28nm改写的半导体市场

从先进制程发展的历史中看，28nm工艺本身就存在着一些传奇色彩。

从背景上看，28nm诞生于2008年那场金融危机之后。当时很多半导体企业都受到了金融海啸的影响。于是，在之后的几年，包括AMD在内的很多半导体企都选择将制造业务剥离以降低运营资金压力，将更多的资源集中到芯片设计当中，希望通过保持研发投入来维持知识产权等无形资产来保持竞争力。

彼时，先进制程也进入到了新一代节点即28nm工艺的研发阶段。这时候IDM厂商的退出为晶圆代工厂带来了机会。

从技术上看，28nm的下一代22nm节点处，业界开始引入了FinFet工艺。而28nm的上一代32nm处引入了第二代high-k值绝缘层/金属栅极（HKMG）工艺。作为承上启下的工艺，28nm的重要性不言而喻。

传奇的28nm，也在为传奇加冕。

28nm是台积电命运的转折点，他们率先在在该节点上取得了成绩。2009年市占率仅为45%的台积电，在张忠谋回归的带领下开始全力冲刺当时最前沿的28nm制程。两年后，台积电超越竞争对手，率先提供28nm制程的量产技术。

据西南证券的调研报告显示，当时三星与格罗方德同时选择了先闸极（Gate-first）方案，而台积电独自选择了后闸极（Gate-last）方案，这种选择让台积电在技术上取得了突破。借以在28nm技术上的突破，台积电将三星与格罗方德远远地甩在身后。

如果说，IDM厂商的转型和台积电本身在28nm身上的投入是地利和人和。那么，2012年智能手机以及平板电脑市场的飞速崛起则让台积电占尽了天时。据相关报道显示，台积电28nm制程在2011年投入量产后，营收占比只用了一年时间就从2%爬升到了22%。28nm为台积电奠定了基础，台积电在晶圆代工市场的市占率也从2009年的45%提高到了52%以上。

至此以后，台积电一飞冲天。

28nm所铸就的传奇不仅仅只有台积电一个。采用台积电28nm的芯片设计厂商也得到了很大的市场回报。这其中就包括AMD、高通、英伟达等企业，有报道称，AMD的图形IP借用台积电的28nm技术实现了图形性能的下一个重大飞跃，英伟达提供出市场上最节能的GPU和最高性能的图形处理器。

十年前，28nm工艺改变了半导体市场。十年后，28nm工艺仍在续写传奇。

28nm的火是如何烧到今天的？

作为一种承上启下的技术，28nm具有很大的发展潜力和生存空间。

在过去十年当中，28nm技术仍在不断发展。其中，HKMG被认为是28nm量产致胜关键所在。于是，在各大晶圆代工厂纷纷量产28nm制程后，他们又步入了28nm HKMG阶段——台积电于2012年攻克了28nm HKMG制程，三星于2013年导入了 28nm HKMG；GF和联电也在2013年左右推出了相关技术。近些年，GF和三星也推出了28nm FD SOI，这也为28nm工艺的继续发展提供了动力。

从市场对28nm的需求上看，28nm受惠于早期手机、平板的红利，正在由汽车以及物联网等新兴领域接管。根据Omdia发布的调研报告显示，2017年之后，28nm工艺虽然在手机领域的应用有所下降，但在其他多个领域的应用迅速增加，如OTT盒子和智能电视等应用领域市场的增长速度较快。在全球的产能分布如下图，巨大的产量储备，也是为了未来更多新兴应用领域的发展做储备。

（Advanced technology capacity, 28 nanometer and below (includes 32-nanometer) 来源：Omdia）

28nm在新兴领域的应用则可以从台积电和联电扩产28nm的理由中便可看出——台积电表示，南京厂扩产并投28nm成熟制程，主要因应目前全球从车用芯片扩及其他包括远距应用所需的芯片短缺，所进行的扩充需求。联电方便则有消息指出，在当前电源管理芯片、显示驱动芯片、车用电子芯片等产品市场供应吃紧，交货期持续拉长的情况下，显示出这些主力以28 纳米成熟制程生产的产能严重不足。因此，扩产28 纳米产能成为当前个晶圆厂的重要规划之一。

据MoneyDJ援引半导体业者分析称，以终端产品来看，成熟制程的需求量还是相当大，像是冰箱、电视、音响等各种家电及消费性电子产品，未来只会越来越智能化；加上万物联网趋势，需要更多的IC，但不必用到7nm、5nm生产，用28nm制程即可满足大部分的需求。

这样，在技术和市场的双重驱动下，28nm工艺作为一代极具性价比的制程，从2011年一路火到了2021年。时至今日，28nm工艺仍在各大晶圆代工厂中占据着重要的地位。

（数据来源：TSMC官网整理）

国内28nm发展情况

从台积电28nm所贡献的营收上看，在其向更为先进的制程发展当中，28nm为他们带来的营收也有所下降。据Digitimes去年的报道，供应链透漏，台积电28nm的产能利用率始终没有达到预期，不过第4季将满载。

在台积电的28nm产能变化的情况当中，为我们透露出了几个信号，一是越来越多的晶圆代工厂攻克了28nm技术，后来的玩家也抢占了一部分市场。二是市场对28nm的需求再次回升。

而这对于中国大陆来说也是一个抢占28nm市场的好时机。

从国内方面来看，28nm作为一个关键节点，国内晶圆代工厂也有了一定的量产能力。从公开消息显示，中芯国际在2015年开始进行28nm制程量产，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研发。这也是中国大陆首个能够量产28nm工艺的企业。

2018年年底，华虹集团旗下的12英寸晶圆代工厂上海华力与联发科共同宣布：基于上海华力28nm低功耗工艺平台的一颗无线通讯数据处理芯片成功进入量产阶段。至此，除了中芯国际之外，又有一家大陆晶圆代工厂具备了28nm制程的量产能力。

面对晶圆代工在28nm上的扩产布局，中国大陆晶圆代工企业也做出了相应的规划。根据中芯国际在今年3月发布的公告称，将和深圳政府拟以建议出资的方式，经由中芯国际集成电路制造（深圳）有限公司（下称 “中芯深圳”）进行项目发展和营运，重点生产 28 纳米及以上的集成电路并提供技术服务，旨在实现最终每月约4万片12吋晶圆的产能。预期将于 2022 年开始生产。

但从规模上看，国内致力于28nm工艺的厂商们与行业龙头相比，仍存在着很大的差距。根据业内人士分析，根据中芯国际的营收和28nm wafer asp粗略计算，国产28nm全部月产能大概在一万片左右，且其工艺平台以及IP库也有待完善。另外，由于公司28nm制程相关的产线仍面临较高的折旧压力，因此，其28nm在毛利方面的表现也与台积电等晶圆大厂具有一定的差距。

（来源：中芯国际财报数据整理，图为2015年-2019年间数据）

相比之下，28nm作为台积电公司发展史上最赚钱、称霸最久的一个制程世代。其在28nm节点上的全球市场占比曾一度超过50%的，并拥有多个面向不同产品不同需求的工艺平台，而这为台积电在成本和产能上都带来了巨大的优势。而台积电本轮选择在南京达成4万片28nm的扩产计划，无疑将对中芯国际造成一定的压力。

但从积极的一方面上看，虽然与晶圆代工龙头之间还存在着差距，中芯国际仍有一定的发展机遇。从去年中芯国际发布的招股书中显示，从行业发展规律来看，通常设备实际使用期长达十至二十年，在折旧期结束后仍能产生较大的经济效益。晶圆代工企业首先通常随着产线的逐步达产，毛利率会逐渐有较大的改善；当设备结束折旧期后，产线的盈利水平将实现极大程度的提高。

而从今年市场对28nm的需求以及中芯国际前不久在发布的登陆科创板以来的首份年报成绩来看，在国产化的需求下，中芯国际28nm或许能够在未来的市场需求中获得一定的成长。

另外，从国内28nm产业链的发展上看，有相关报道称，绝大多数设备和材料在28nm这个节点上基本已不存在技术问题，瓶颈主要在于光刻机和光刻胶，而后者也有望在1~2年内做到28nm产线的落地。这也就意味着，国内28nm产业链将在2年内有望成熟。尤其是在贸易环境多变的情况下，国内产业链的完善，或许能够助力中芯国际28nm得到更好的发展。

结语

可以预见的是，在这轮市场的新需求下，晶圆代工厂商们将在成熟工艺当中展开新一轮的较量。

除了台积电外，联电、GF等企业也在过去的十年当中不断完善其28nm产品，并衍生出来多种特色工艺，在这种情况下。致力于成熟工艺的晶圆代工玩家们是否能借以这一波机会得到得到新的成长。中国大陆晶圆代工厂又能在这轮市场行情当中吃下多少红利。

28nm又是否有可能在未来十年再造奇迹呢？

本文来自微信公众号：半导体行业观察（ID：icbank），作者：蒋思莹