而從制程工藝的發(fā)展?fàn)顩r來看,，一般是以28nm為分水嶺，來區(qū)分先進(jìn)制程和傳統(tǒng)制程,。下面,，就來梳理一下業(yè)界主流先進(jìn)制程工藝的發(fā)展情況。

  由于性價比提升一直以來都被視為摩爾定律的核心意義,，所以20nm以下制程的成本上升問題一度被認(rèn)為是摩爾定律開始失效的標(biāo)志，而28nm作為最具性價比的制程工藝，具有很長的生命周期,。

  在設(shè)計(jì)成本一直上升的情況下，只有少數(shù)客戶能負(fù)擔(dān)得起轉(zhuǎn)向高級節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用,。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì),，16nm /14nm芯片的平均IC設(shè)計(jì)成本約為8000萬美元，而28nm體硅制程器件約為3000萬美元,，設(shè)計(jì)7nm芯片則需要2.71億美元,。IBS的多個方面數(shù)據(jù)顯示：28nm體硅器件的設(shè)計(jì)成本大致在5130萬美元左右，而7nm芯片需要2.98億美元,。對于多數(shù)客戶而言,，轉(zhuǎn)向16nm/14nm的FinFET制程太昂貴了。

  就單位芯片成本而言,，28nm優(yōu)勢顯著,，將保持較長生命周期。一方面,，相較于40nm及更早期制程,，28nm工藝在頻率調(diào)節(jié)、功耗控制,、散熱管理和尺寸壓縮方面有著非常明顯優(yōu)勢,。另一方面，由于16nm/14nm及更先進(jìn)制程采用FinFET技術(shù),，維持高參數(shù)良率以及低缺陷密度難度加大,，每個邏輯閘的成本都要高于28nm制程的。

  28nm處于32nm和22nm之間,，業(yè)界在更早的45nm階段引入了high-k值絕緣層/金屬柵極（HKMG）工藝,，在32nm處引入了第二代 high-k 絕緣層/金屬柵工藝，這些為28nm的逐步成熟打下了基礎(chǔ),。而在之后的先進(jìn)工藝方面,，從22nm開始采用FinFET（鰭式場效應(yīng)晶體管）等?？梢?，28nm正好處于制程過渡的關(guān)鍵點(diǎn)上，這也是其性能好價格低的一個重要原因,。

  目前,，行業(yè)內(nèi)的28nm制程主要在臺積電,，GF（格芯），聯(lián)電,，三星和中芯國際這5家之間競爭,，另外，2018年底宣布量產(chǎn)聯(lián)發(fā)科28nm芯片的華虹旗下的華力微電子也開始加入競爭行列,。

  雖然高端市場會被 7nm,、10nm以及14nm/16nm工藝占據(jù)，但40nm,、28nm等并不會退出,。如28nm~16nm工藝現(xiàn)在仍然是臺積電營收的重要組成部分，特別是在中國大陸建設(shè)的代工廠,，就是以16nm為主,。中芯國際則在持續(xù)提高28nm良率。

  14nm制程大多數(shù)都用在中高端AP/SoC,、GPU,、礦機(jī)ASICFPGA、汽車半導(dǎo)體等制造,。對于各廠商而言,，該制程也是收入的大多數(shù)來自，特別是英特爾,，14nm是其目前的主要制程工藝,，以該公司的體量而言，其帶來的收入可想而知,。而對于中國大陸本土的晶圓代工廠來說,，特別是中芯國際和華虹，正在開發(fā)14nm制程技術(shù),，距離量產(chǎn)時間也不遠(yuǎn)了,。

  目前來看，具有或即將具有14nm制程產(chǎn)能的廠商主要有7家,，分別是：英特爾,、臺積電、三星,、格芯,、聯(lián)電、中芯國際和華虹,。

  同為14nm制程,，由于英特爾嚴(yán)格追求摩爾定律，因此其制程的水平和嚴(yán)謹(jǐn)度是最高的，就目前已發(fā)布的技術(shù)來看,，英特爾持續(xù)更新的14nm制程與臺積電的10nm大致同級,。

  今年5月,，英特爾稱將于第3季度增加14nm制程產(chǎn)能,，以解決CPU市場的缺貨問題。

  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(kuò)大14nm產(chǎn)能,，預(yù)計(jì)可在今年第3季度增加產(chǎn)出。其14nm制程芯片主要在美國亞利桑那州及俄勒岡的D1X晶圓廠生產(chǎn),，海外14nm晶圓廠是位于愛爾蘭的Fab 24,，目前還在升級14nm工藝。

  三星方面,，該公司于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。目前來看,，其14nm產(chǎn)能市場占有率僅次于英特爾和臺積電,。

  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(diǎn)命名不一樣,，三星和英特爾是14nm，臺積電是16nm,，但在實(shí)際制程工藝水平上處于同一世代,。

  2018年8月，格芯宣布放棄7nm LP制程研發(fā),，將更多資源投入到12nm和14nm制程,。

  格芯制定了兩條工藝路線圖：一是FinFET，這方面,，該公司有14LPP和新的12LPP（14LPP到7LP的過渡版本）,；二是FD-SOI，格芯目前在產(chǎn)的是22FDX,，當(dāng)客戶要時,，還會發(fā)布12FDX。

  聯(lián)電方面,，其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(guān)，聯(lián)電重點(diǎn)發(fā)展特殊工藝,，無論是8吋廠,，還是12吋廠，該公司會聚焦在各種新的特殊工藝發(fā)展上,。

  中芯國際方面,，其14nm FinFET已進(jìn)入客戶試驗(yàn)階段，2019年第二季在上海工廠投入新設(shè)備,，規(guī)劃下半年進(jìn)入量產(chǎn)階段,，未來，其首個14nm制程客戶很可能是手機(jī)芯片廠商,。據(jù)悉,，2019年，中芯國際的資本支出由2018年的18億美元提升到了22億美元,。

  華力微電子方面,，在年初的SEMICON China 2019先進(jìn)制造論壇上，該公司研發(fā)副總裁邵華發(fā)表演講時表示,，華力微電子今年年底將量產(chǎn)28nm HKC+工藝,，2020年底將量產(chǎn)14nm FinFET工藝。

  從目前的晶圓代工市場來看,，具備12nm制程技術(shù)能力的廠商很少,，主要有臺積電、格芯,、三星和聯(lián)電,。聯(lián)電于2018年宣布停止12nm及更先進(jìn)制程工藝的研發(fā)。因此,，目前來看,，全球晶圓代工市場，12nm的主要玩家就是臺積電,、格芯和三星這三家,。

  臺積電的16nm制程經(jīng)歷了16nm FinFET、16FF＋和16FFC三代,，之后進(jìn)入了第四代16nm制程技術(shù),，此時，臺積電改變策略,，推出了改版制程,，也就是12nm技術(shù)，用以吸引更多客戶訂單,，從而提升12吋晶圓廠的產(chǎn)能利用率,。因此，臺積電的12nm制程就是其第四代16nm技術(shù)。

  格芯于2018年宣布退出10nm及更先進(jìn)制程的研發(fā),，這樣,，該公司的最先進(jìn)制程就是12nm了。該公司是分兩條腿走路的,，即FinFET和FD-SOI,，這也充足表現(xiàn)在了12nm制程上，在FinFET方面,，該公司有12LP技術(shù),，而在FD-SOI方面，有12FDX,。12LP主要是針對人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí),、智能手機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等應(yīng)用,，利用了格芯在紐約薩拉托加縣Fab 8的專業(yè)方面技術(shù)，該工廠自2016年初以來,，一直在大規(guī)模量產(chǎn)格芯的14nm FinFET產(chǎn)品,。

  由于許多連接設(shè)備既需要高度集成，又要求具有更靈活的性能和功耗,，而這是FinFET難以實(shí)現(xiàn)的,，12FDX則提供了一種替代路徑，能輕松實(shí)現(xiàn)比FinFET產(chǎn)品功耗更低,、成本更低,、射頻集成更優(yōu)。

  三星方面,，其晶圓代工路線nm LPP,。不過，三星的11 LPP和格芯的12nm LP其實(shí)是“師出同門”,，都是對三星14nm改良的產(chǎn)物,，晶體管密度變化不大，效能則有所增加,。因此,，格芯的12nm LP與三星的12nm制程有非常多的共同之處，這可能也是AMD找三星代工12nm產(chǎn)品的原因之一,。

  中芯國際方面,，不僅14nm FinFET制程已進(jìn)入客戶風(fēng)險量產(chǎn)階段，而且在2019年第一季度,，其12nm制程工藝開發(fā)進(jìn)入客戶導(dǎo)入階段,，第二代FinFET N+1研發(fā)取得突破，進(jìn)度超過預(yù)期，同時,，上海中芯南方FinFET工廠順利建造完成,，進(jìn)入產(chǎn)能布建階段。這在某種程度上預(yù)示著用不了多久,，一個新的12nm制程玩家將殺入戰(zhàn)團(tuán),。

  總的來說，臺積電還是領(lǐng)先的,，其典型產(chǎn)品就是2017年為蘋果代工的A11處理器,。而三星也緊跟步伐，在10nm這個點(diǎn),，雙方的進(jìn)度相差不大,，但總體水平，臺積電仍然略勝一籌,。

  今年,，英特爾的老對手AMD打起了翻身仗，憑借臺積電代工的7nm銳龍3000系列處理器,，讓AMD在CPU處理器的制程工藝上首次超越了英特爾,。

  而目前，英特爾的主流制程是14nm,，不過,，前不久傳來消息，經(jīng)過多年的攻關(guān),，該公司終于解決了10nm工藝的技術(shù)難題,，慢慢的開始量產(chǎn)。

  不過,，英特爾對制程節(jié)點(diǎn)的嚴(yán)謹(jǐn)追求是很值得稱道的,，從具體的性能指標(biāo)，特別是PPA和晶體管密度來看,，英特爾的10nm比臺積電的10nm有優(yōu)勢,。

  在7nm，目前只有臺積電和三星兩家了,，而且三星的量產(chǎn)時間相對于臺積電明顯滯后,，這讓三星不得不越過7nm，直接上7nm EUV,，這使得像蘋果,、華為、AMD,、英偉達(dá)這樣的7nm制程大客戶訂單,，幾乎都被臺積電搶走了,。在這種先發(fā)優(yōu)勢下，臺積電的7nm產(chǎn)能已經(jīng)有些應(yīng)接不暇,。而在7nm EUV量產(chǎn)方面,，臺積電也領(lǐng)先了一步，代工的華為麒麟990已經(jīng)商用,，三星7nm EUV代工的高通新一代處理器也在生產(chǎn)當(dāng)中,，估計(jì)很快就會面市了。

  英特爾方面,，在10nm之后,，該公司稱會在2021年推出7nm工藝，據(jù)悉,，其7nm工藝已經(jīng)走上正軌,，功耗及性能看起來都非常好，根據(jù)之前的消息,，7nm工藝會在2021年的數(shù)據(jù)中心GPU上首發(fā),。

  臺積電在2018年1月就開始興建5nm晶圓廠了；除了錢,、晶圓廠、光刻機(jī)之外,，5nm的刻蝕機(jī),、EDA工具、客戶等也已經(jīng)陸續(xù)就位：

  芯片的制作的完整過程可以簡化成用光刻機(jī)“雕刻”圖案,，用刻蝕機(jī)吹走/洗走多余的材料,。相對于光刻機(jī)，刻蝕機(jī)的研發(fā)難度要小一些,，但刻蝕機(jī)也是除光刻機(jī)以外最關(guān)鍵的設(shè)備,。目前一臺刻蝕機(jī)單價在200萬美元左右，一個晶圓廠需要40-50臺刻蝕機(jī),。

  國外刻蝕機(jī)設(shè)備廠商主要有應(yīng)用材料（Applied Materials）,、科林研發(fā)（LAM） 、東京威力科創(chuàng)（TEL）,、日立先端（Hitach）,、牛津儀器等；國內(nèi)玩家則有中微半導(dǎo)體,、北方微電子,、金盛微納科技，我們跟國外的差距沒有光刻機(jī)那么大,。

  2018年12月,，中微半導(dǎo)體的5nm等離子體刻蝕機(jī)也宣布通過臺積電驗(yàn)證,，將用于全球首條5nm制程生產(chǎn)線nm時代，中微半導(dǎo)體的刻蝕機(jī)也進(jìn)入了臺積電的7nm產(chǎn)線nm

  工具已就位,；目前,，全球幾大EDA巨頭都已經(jīng)陸續(xù)推出了5nm芯片設(shè)計(jì)工具，比如在2018年10月,，新思

  宣布其數(shù)字和定制設(shè)計(jì)平臺通過了臺積電的5nm EUV工藝技術(shù)認(rèn)證,。而另一EDA巨頭華登國際創(chuàng)始人兼

  CEO陳立武曾經(jīng)告訴智東西，目前Cadence已經(jīng)和很多合作伙伴開始了7nm,、5nm,、甚至3nm芯片工藝制程的研究。比如今年年初,，比利時公司Imec與Cadence就成功流片了首款3nm測試芯片,。陳立武說，現(xiàn)在5nm市場是最活躍的,，有很多非常積極的公司正在安排5nm相關(guān)EDA軟件與設(shè)計(jì),、IP的協(xié)同。

  有工藝,，自然也需要有市場,。臺積電曾表示，目前很多客戶慢慢的開始基于新工藝開發(fā)芯片了,。

  不過由于芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度不同,，像比特大陸這種專用芯片設(shè)計(jì)起來相對容易、手機(jī)芯片次之,、

  芯片與數(shù)據(jù)中心在再次之,，所以最先用上先進(jìn)的工藝的往往是專用芯片而非通用芯片，比如臺積電7nm的頭批客戶只包含了比特幣與手機(jī)芯片玩家,。而根據(jù)華為

  平臺與關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)部部長夏禹此前給出的芯片工藝路線nm芯片研發(fā)進(jìn)程,，預(yù)計(jì)5nm芯片問世的時間點(diǎn)在2020年。在7nm時代,，華為和臺積電合作研發(fā)了3年,，耗資3億美元，才終于在2018年拿出7nm芯片設(shè)計(jì),。

  工藝越先進(jìn),，需要投入的也成本越高，這一個道理在芯片代工廠跟芯片設(shè)計(jì)商同理,，5nm的設(shè)計(jì)總成本（人工與許可費(fèi)）是7nm的1.5倍左右,。

  而根據(jù)臺積電數(shù)據(jù)，基于5nm工藝生產(chǎn)的A72芯片,，芯片面積縮小了1.8倍,，速度提升了14.7% -17.1%,。

  以上，就業(yè)界已經(jīng)量產(chǎn)的主流先進(jìn)制程工藝的發(fā)展?fàn)顩r,，和相關(guān)廠商的進(jìn)展進(jìn)行了闡述,。而更先進(jìn)的5nm、3nm,、2nm等還沒有進(jìn)入量產(chǎn)階段,，就不再詳述了。這些制程節(jié)點(diǎn)已經(jīng)鮮有玩家了,，目前只有臺積電和三星這兩家,，臺積電稱將于明年量產(chǎn)5nm，而三星似乎要越過5nm,，直接上3nm,我們拭目以待

  產(chǎn)品占當(dāng)期銷售額的 15%,，5 納米產(chǎn)品占比達(dá)到了 35%，而 7 納米產(chǎn)品則占據(jù)了 17%,；整體上看,，

  營收占比高達(dá)67% /

  領(lǐng)域的掩模版是龍圖光罩最主要的收入來源，且營收和營收占比呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢,。龍圖光罩指出,，在功率

  掩模版國產(chǎn)化的先鋒 /

  之爭：2nm戰(zhàn)況激烈，1.8/1.4nm苗頭顯露 /

  快速發(fā)展,，每一代新技術(shù)都在減小集成電路(IC)上各層特征的間距和尺寸,。晶圓上高密度的電路需要更高的精度以及高度脆弱的

  概覽與氧化 /

  測試 /

  ，并且會隨著G4一直在改進(jìn)：? 導(dǎo)通電阻約比G3低15%? 工作頻率接近1 MHz? 成熟且穩(wěn)健的

  本文轉(zhuǎn)自TechSugar 感謝TechSugar對新思科技的關(guān)注 雖然摩爾定律走到極限已成行業(yè)共識,，但是在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中，

  芯片“三大攔路虎” /

  芯片設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵 /

  ”挖出餅干的中間部分,，然后倒入巧克力糖漿,，再蓋上一層餅干層?！暗谷肭煽肆μ菨{”和“蓋上餅干層”的過程在

  需要考慮多個角度,，包括切割效率、切割質(zhì)量,、設(shè)備性能等,。針對這樣一些問題，國產(chǎn)

  劃片機(jī)解決方案 /

  高通發(fā)布AI Hub平臺和Wi-Fi7芯片,， 助力研發(fā)人員構(gòu)建AI模型和多終端用例