14nm爭奪戰別有洞天
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在半導體製造領域,10nm、7nm及更先進位程的競爭正在變得越來越不激烈,其主要原因自然是投入巨大、風險高,願意進入的玩家越來越少,目前只剩下台積電、三星和英特爾這三家了,這裡顯然成為了賣方市場,從各大客戶為獲得足夠的台積電7nm產能而爭破頭這一點就可見一斑。
先進產能競爭不激烈,而成熟的28nm製程則已經顯得有些過剩。
此時,居於兩者中間位置的14nm製程顯然成為了當下的中堅力量,承載著市場上絕大多數中高端晶片的製造,特別是工業、汽車、物聯網等,擁有龐大的市場空間,14nm製程正當其時。
目前來看,14nm製程主要用於中高端AP/SoC、GPU、礦機ASIC、FPGA、汽車半導體等製造。
對於各廠商而言,該製程也是收入的主要來源,特別是英特爾,14nm是其目前的主要製程工藝,以該公司的體量而言,其帶來的收入可想而知。
而對於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14nm製程技術,距離量產時間也不遠了。
這樣,在兩三年後,隨著新產能的成熟,14nm製程的市場格局值得期待。
目前來看,具有或即將具有14nm製程產能的廠商主要有7家,分別是:英特爾、台積電、三星、格羅方德、聯電、中芯國際和華虹。
下圖所示為6家廠商的各種製程工藝量產時間,其中綠色部分為14nm的。
圖源:西南證券
執著的英特爾與三星傳緋聞
自2015年正式推出14nm製程後,英特爾已經對其依賴了4年的時間,該製程也為這家半導體巨頭帶來了非常可觀的收入。
從Skylake(14nm)、Kaby Lake(14nm+)、Coffee
Lake(14nm++),到2018年推出的14nm+++,該公司一直在保持對14nm製程的更新。
而英特爾原計劃在2016年推出10nm,但經歷了多次延遲,2019年才姍姍來遲,從這裡也可以看出該公司對14nm製程的倚重程度。
同為14nm製程,由於英特爾嚴格追求摩爾定律,因此其製程的水平和嚴謹度是最高的,就目前已發布的技術來看,英特爾持續更新的14nm製程與台積電的10nm大致同級。
這裡還可就具體的參數指標,與三星和台積電做個比較,英特爾於2014年發布了14nm製程,其節點每平方毫米有3750萬個電晶體,台積電16nm製程(該公司沒有14nm製程,但其16nm與市場上的14nm同級)節點每平方毫米約有2900萬個電晶體,三星14nm節點每平方毫米約有3050萬個電晶體。
此外,英特爾的14nm節點柵極長度為24nm,優於台積電的33nm,也優於三星的30nm。
英特爾14nm節點的鰭片高度為53nm,優於台積電的44nm,以及三星的49nm。
今年5月,英特爾稱將於第3季度增加14nm製程產能,以解決CPU市場的缺貨問題。
然而,英特爾公司自己的14nm產能已經滿載,因此,該公司投入15億美元,用於擴大14nm產能,預計可在今年第3季度增加產出。
其14nm製程晶片主要在美國亞利桑那州及俄勒岡的D1X晶圓廠生產,海外14nm晶圓廠是位於愛爾蘭的Fab 24,目前還在升級14nm工藝。
三星方面,該公司於2015年宣布正式量產14nm FinFET製程,先後為蘋果和高通代工過高端手機處理器。
目前來看,其14nm產能市場占有率僅次於英特爾和台積電。
前面提到,英特爾的14nm產能吃緊,已經難以滿足市場需求,在這樣的背景下,今天6月,有媒體報導稱,三星和英特爾正在就14nm Rocket Lake晶片的生產進行談判。
自2018年下半年以來,英特爾在升級和建立用於生產10nm晶片的新生產線方面投入了大量資金,但要想擴大規模還需要幾年時間。
在此期間,英特爾必須提高其14nm晶片的產量。
因此,傳聞它將一部分CPU轉由三星代工,希望能夠解決產能不足的問題。
由於存儲晶片市場疲軟,對三星的營收產生了很大影響,因此,三星的晶圓代工產能利用率下降,想尋找新客戶,高通和英特爾是其主要的爭取對象。
據報導,三星將於明年第四季度開始大規模生產英特爾的14nm Rocket Lake晶片,如果此言不虛的話,三星製造的首款CPU將於2021年上市。
不一樣的台積電
台積電於2015下半年量產16nm FinFET製程。
與三星和英特爾相比,儘管它們的節點命名有所不同,三星和英特爾是14nm,台積電是16nm,但在實際製程工藝水平上處於同一世代。
到2018年第二季度,台積電的16nm和20nm製程對該公司的營收貢獻率為25%,主要產品分為兩大類:一是邏輯器件,包括中高端手機AP/SoC、基帶晶片、CPU、GPU、礦機ASIC,以及FPGA等;二是射頻晶片,包括高端手機的WIFI、藍牙、NFC晶片,5G毫米波晶片,以及汽車電子用晶片等。
例如,寒武紀的MLU100,以及比特大陸開發的AI張量計算晶片BM1680,均採用了台積電的16nm工藝製造。
格羅方德與聯電14nm製程占比有限
2018年8月,格羅方德宣布放棄7nm LP製程研發,將更多資源投入到12nm和14nm製程。
據悉,格羅方德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,格羅方德目前在產的是22FDX,當客戶需要時,還會發布12FDX。
因此,14nm是格羅方德最先進的主流製程工藝,位於美國紐約州馬爾他,這裡除了14nm,還有28nm的,最大產能為6萬片晶圓/月,主要採用12英寸晶圓。
主要用於代工高端處理器。
目前來看,14nm產能占其總營收的比例較小。
聯電方面,該公司位於台南的Fab 12A於2002年進入量產,目前已運用14nm製程為客戶代工產品。
然而,聯電的14nm製程占比只有3%左右,並不是其主力產線。
這與該公司的發展策略直接相關,聯電重點發展特殊工藝,無論是8吋廠,還是12吋,該公司會聚焦在各種新的特殊工藝發展上,尤其是針對物聯網、5G和汽車電子這些在未來具有巨大市場和發展前景的應用領域,聯電的汽車電子業務,最近幾年的年增長率都超過了30%。
包括RF、MEMS、LCD Driver IC、OLED Driver
IC等領域。
14nm FinFET製程方面,聯電於2017年初開始量產,該公司還開發了第二套14nm平台,但是,在繼續投資14nm製程方面,該公司持保守態度。
中國大陸14nm製程呼之欲出
相對於美、韓和台灣,中國大陸在14nm製程方面是絕對的跟隨者,經過多年的研發努力,取得了一定的突破,距離量產時間也不遠了,有望於2020年實現,中芯國際將扮演主要的推動者,其次是華虹集團的華力微電子。
中芯國際方面,其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,規划下半年進入量產階段,未來,其首個14nm製程客戶很可能是手機晶片廠商。
據悉,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。
2019年2月,中芯國際聯席執行長梁孟松指出:「我們努力建立先進工藝全方位的解決方案,特別專注在FinFET技術的基礎打造,平台的開展,以及客戶關係的搭建。
目前,中芯國際14nm技術進入客戶驗證階段,產品可靠度與良率已進一步提升。
同時,12nm的工藝開發也取得突破。
」
據悉,中芯國際14nm製程量產主要分三個階段:第一階段是成本>ASP,第二階段成本與 ASP相抵,第三階段成本<ASP。
這三個階段需要控制產能逐步爬升,產品品類也需要慎重選擇。
第一階段主要聚焦高端客戶、多媒體應用等,第二階段聚焦中低端移動應用,並且在 AI、礦機、區塊鏈等應用有所準備。
第三階段為實現高 ASP,會發展射頻應用。
華力微電子方面,在年初的SEMICON China 2019先進位造論壇上,該公司研發副總裁邵華發表演講時表示,華力微電子今年年底將量產28nm HKC+工藝,2020年底將量產14nm FinFET工藝。
結語
目前來看,英特爾、三星和台積電依然是14nm製程的主力軍,也是它們主要的營收來源,其次是格羅方德和聯電,但這兩家的14nm產能相對來說很有限,而且也不是它們的發展重點。
因此,在這個有巨大營收規模的市場,前三大玩家都在積極發展10nm、7nm及更先進位程,第四和第五玩家的產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展機遇,關鍵是要抓緊時間量產,並保證產能和良率。
只要跟對了時間點,還是大有可為的。
*免責聲明:本文由作者原創。
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