根據(jù)IC Insights發(fā)布的《 2020-2024年全球晶圓產(chǎn)能》報告,從2024年開始,領(lǐng)先(<10nm)工藝的IC產(chǎn)能預(yù)計將增長,并將成為整個行業(yè)每月安裝容量的最大來源。
報道指出,到2020年底,10nm以下工藝的產(chǎn)能預(yù)計將占IC工業(yè)晶圓總產(chǎn)能的10%,然后預(yù)計2022年將首次超過20%,并在2024年增加至全球產(chǎn)能的30% (圖1)。
IC Insight表示,推進工藝尺寸的微縮變得越來越困難,如何測量這些小工藝,也給行業(yè)人士帶來困擾。因此,關(guān)于新工藝技術(shù)的晶圓廠產(chǎn)能的任何假設(shè)都可能以最小的特征尺寸對晶圓產(chǎn)能的預(yù)測產(chǎn)生重大影響。
報告進一步指出,不斷縮小晶體管的幾何尺寸動機是巨大的,因為這樣做有很多好處:更高的速度,更低的功耗,更低的單位面積成本等,但是有時會出現(xiàn)收益遞減的問題,這就讓芯片設(shè)計人員不得不懷疑高成本是否值得。而微縮帶來的成本優(yōu)勢也已經(jīng)不再是以前的比例。
此外,10nm以下制程技術(shù)相關(guān)的設(shè)備成本已經(jīng)飆升至許多IC供應(yīng)商無法承受的地步。因此,目前只有三星,臺積電和英特爾建造小于10納米工藝技術(shù)的晶圓廠。
同時,設(shè)計難題(例如,繼續(xù)縮小DRAM和NAND閃存單元的體積)阻礙了IC行業(yè)使用多年的縮放方法。復(fù)雜的基于邏輯的芯片(例如微處理器,ASIC,F(xiàn)PGA和其他高級邏輯設(shè)備)也面臨挑戰(zhàn)。
IC Insights認(rèn)為,隨著復(fù)雜的基于邏輯的芯片的細微特征尺寸的遷移速度繼續(xù)放緩,芯片設(shè)計人員也發(fā)現(xiàn)越來越難以證明較高的成本是合理的。因此那些能從高速,低功耗受益匪淺的應(yīng)用將對先進的finFET工藝及更高工藝提出健康的需求。半代節(jié)點或現(xiàn)有過程的增強版本的推出也有助于在每個新一代節(jié)點之間傳遞更多的時間。
從IC Insights的2020-2024年全球晶圓產(chǎn)能報告,我們還有其他發(fā)現(xiàn),包括:
1、2020年,預(yù)計所有晶圓容量的48%將用于最小幾何尺寸(或等效的最小幾何尺寸)小于20nm的設(shè)備(而小于10nm的占比10.0%;介乎10-20nm之間的是38.4%)。此類設(shè)備包括具有等效10nm級技術(shù)的高密度DRAM和高密度3D NAND閃存,高性能微處理器,低功耗應(yīng)用處理器以及基于16 / 14nm,12 / 10nm的高級ASIC / ASSP / FPGA器件,或7 / 5nm技術(shù)。
2、在低于20nm的工藝中,韓國擁有66%的產(chǎn)能,與其他地區(qū)或國家相比,韓國的領(lǐng)先優(yōu)勢仍然明顯得多。鑒于三星和SK Hynix對高密度DRAM,閃存和三星應(yīng)用處理器的重視,該國擁有最先進的專用晶圓產(chǎn)能就不足為奇了。
3、因為蘋果公司,華為公司和高通公司持續(xù)使用臺積電的先進工藝服務(wù)。這就使得中國臺灣小于20nm工藝的總產(chǎn)能超過35%。盡管如此,28nm,45 / 40nm和65nm世代繼續(xù)為臺積電和聯(lián)電等代工廠創(chuàng)造大量業(yè)務(wù)。
4、中國大陸大多數(shù)小于20nm的產(chǎn)能由外國公司擁有和控制,這些外國公司包括三星,SK海力士,英特爾和臺積電。YMTC和中芯國際是僅有的提供小于20nm制程技術(shù)的中國公司。