目前來看,具有或即將具有14nm制程產(chǎn)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(lián)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(shù)中高端芯片的制造,特別是工業(yè)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等,擁有龐大的市場空間,14nm制程正當其時。
14nm爭奪戰(zhàn)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(lián)電,但這兩家的14nm產(chǎn)能相對來說很有限,而且也不是它們的發(fā)展重點。
因此,在這個有巨大營收規(guī)模的市場,前三大玩家都在積極發(fā)展10nm、7nm及更先進制程,第四和第五玩家的產(chǎn)能又很有限的情況下,給了我國本土晶圓代工廠商不錯的發(fā)展機遇,關鍵是要抓緊時間量產(chǎn),并保證產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)能已經(jīng)滿載,因此,該公司投入15億美元,用于擴大14nm產(chǎn)能,預計可在今年第3季度增加產(chǎn)出。
為了改善14nm產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)開始與三星交涉有關CPU代工的問題。目前三星已經(jīng)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(fā)布。
英特爾在14nm制程節(jié)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(yōu)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(shù)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(yōu)化多年所帶來的突破。
從英特爾制程優(yōu)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(chǎn)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(chǎn)能市場占有率僅次于英特爾和臺積電。
今年年初三星發(fā)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(yōu)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(jié)點往下覆蓋到每一個數(shù)字上了,未來還要進軍3nm以下的2nm甚至1nm工藝,要挑戰(zhàn)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(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取對象。
英特爾希望三星方面能夠解決它們14nm產(chǎn)能短缺的問題,讓英特爾方面可以在2021年發(fā)布代號為“Rocket Lake”的CPU,三星將在2020年第四季度開始大規(guī)模生產(chǎn)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(chǎn)16nm FinFET制程。與三星和英特爾相比,盡管它們的節(jié)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(chǎn)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(jīng)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(fā)成本大大增加,臺積電憑借多年的積累逐漸站穩(wěn)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(fā),以便將資源轉移到更加專業(yè)的14nm和12nm FinFET節(jié)點的持續(xù)開發(fā)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(jīng)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(chǎn)品在14nm、12nm FinFET工藝改進。
除AMD和IBM外的客戶,其更青睞于已經(jīng)成熟的14nm FinFET工藝,而不是尚未成熟的更前沿節(jié)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(chǎn)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(chǎn)能占其總營收的比例較小。
聯(lián)電:替補卻帶動核心業(yè)務增長
聯(lián)電位于臺南的Fab 12A于2002年進入量產(chǎn),目前已運用14nm制程為客戶代工產(chǎn)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(diào)漲8英寸代工價格,陸續(xù)將成本增加的部分轉嫁給客戶。
聯(lián)電還將擴增蘇州和艦約1萬片8英寸月產(chǎn)能,最快今年底能量產(chǎn)。另外,聯(lián)電14納米產(chǎn)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(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,聯(lián)電重點發(fā)展特殊工藝,聚焦在各種新的特殊工藝發(fā)展上,尤其是針對物聯(lián)網(wǎng)、5G和汽車電子這些在未來具有巨大市場和發(fā)展前景的應用領域,聯(lián)電的汽車電子業(yè)務,最近幾年的年增長率都超過了30%。
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,但是在繼續(xù)投資14nm制程方面持保守態(tài)度。
中芯國際:我國14nm量產(chǎn)的推動者
相對于美、韓和臺灣地區(qū),我國在14nm制程方面是絕對的跟隨者,經(jīng)過多年的研發(fā)努力,取得了一定的突破,距離量產(chǎn)時間也不遠了,有望于2020年實現(xiàn),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(guī)劃下半年進入量產(chǎn)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(chǎn)28nm HKC+工藝,明年年底則將量產(chǎn)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(chǎn)能在35000片左右,工藝節(jié)點覆蓋55nm-28nm;華虹6廠的目標產(chǎn)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(chǎn),工藝節(jié)點更是覆蓋到28nm-14nm FinFET。
結尾:
我國發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè),應當兩頭兼顧,一方面發(fā)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(tǒng)工藝、特色工藝相對優(yōu)勢領域求得突破。不過,由于臺積電、聯(lián)電、格羅方德等大廠都已經(jīng)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。