收藏！全球知名廠商納米製程技術最新進展

來源：芯師爺

前段時間，晶圓代工龍頭台積電，在南京設置的12英寸廠，因為試產良率良好，將準備提前半年在2018年5月量產。

據報導，台積電當時斥資30億美元，在南京廠以16納米製程導入試產之後，原本預計在2018年年底進行量產計劃。

未來正式進入量產之後，台積電南京廠預計每月將有2.2萬片12英寸晶圓的產能。

2017年9月，台積電發布新聞稱，將在南部科學工業園區台南園區投資興建3nm製程廠。

按照製程的推進，10nm之後是7nm，然後是5nm和3nm直到1nm。

不過，Intel此前也表示，3/5mn將面臨很多前沿性的技術難題。

製造工藝到底是什麼？

晶片的製造工藝常常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm來表示。

現在的CPU內集成了以億為單位的電晶體，這種電晶體由源極、漏極和位於他們之間的柵極所組成，電流從源極流入漏極，柵極則起到控制電流通斷的作用。

而所謂的XX nm其實指的是，CPU的上形成的互補氧化物金屬半導體場效應電晶體柵極的寬度，也被稱為柵長。

柵長越短，則可以在相同尺寸的矽片上集成更多的電晶體——Intel曾經宣稱將柵長從130nm減小到90nm時，電晶體所占得面積將減小一半；在晶片電晶體集成度相當的情況下，使用更先進的製造工藝，晶片的面積和功耗就越小，成本也越低。

柵長可以分為光刻柵長和實際柵長，光刻柵長則是由光刻技術所決定的。

由於在光刻中光存在衍射現象以及晶片製造中還要經歷離子注入、蝕刻、等離子沖洗、熱處理等步驟，因此會導致光刻柵長和實際柵長不一致的情況。

另外，同樣的製程工藝下，實際柵長也會不一樣，比如雖然三星也推出了14nm製程工藝的晶片，但其晶片的實際柵長和Intel的14nm製程晶片的實際柵長依然有一定差距。

為什麼要縮小製程？

1，就是可以在更小的晶片中塞入更多的電晶體，讓晶片不會因技術提升而變得更大；

2，可以增加處理器的運算效率；

3，減少體積也可以降低耗電量；

4，晶片體積縮小後，更容易塞入行動裝置中，滿足未來輕薄化的需求。

納米製程對半導體公司意味著什麼？

在半導體晶片行業，企業的模式主要分三種，像英特爾這種，從設計，到製造、封裝測試以及投向消費市場一條龍全包的企業，稱為稱為IDM(Integrated Design and Manufacture)公司。

而有的公司只做設計這塊，是沒有fab（工廠）的，通常就叫做Fabless。

例如AMD、高通、博通等。

而還有的公司，只做代工，只有fab，不做設計，稱為Foundry（代工廠），常見的台積電等。

納米製程是針對IDM和Foundry而言，Fabless沒有工廠，不需要擔心納米製程的問題。

他們只需要選擇合作對象，給他們設計的晶片進行代工，所以更先進的製程對於IDM和Foundry的意義就不言而喻了。

各大廠商的納米製程進度如何？

英特爾

英特爾在2014年進入14納米世代時，近幾年來持續微縮推出加強版，至今仍是全球技術最領先的製程，只是過去領先競爭者2～3個世代的差距，隨著台積電及三星今年跨入10納米世代後，已縮小至1～1.5個世代。

2017年下班年英特爾計劃開始啟動10納米製程量產，然而到目前為止，10納米技術卻仍然沒有到來。

英特爾10納米晶片延遲推出，主要是出於財務方面的考慮，並不是因為它沒有能力製造良好的10納米CPU。

大家應該都知道英特爾有許多Fab工廠，而工廠正是英特爾CPU成功的關鍵原因之一。

英特爾CPU集團從英特爾Fab訂購圓晶，在外人看來，二者名義不同但實際是一樣的，其實不是，它們由兩家獨立的公司運營。

不論什麼時候，英特爾Fab都想用圓晶賺更多的錢。

2018年英特爾10納米晶片（也就是Cannon Lake、Ice Lake）就會出貨，到時英特爾希望良率能達到非常高的水平。

三星

三星量產14nm工藝都快兩年了，即使領先同業量產 10 納米，晶圓代工廠的主要客戶有高通，但仍無法有效與台積電競爭。

三星在7納米製程暫時敗給台積電，面對蘋果、高通等大客戶訂單紛落入台積電口袋，三星醞釀展開反擊，日前與南韓華城市達成共識，計劃建立新的7納米製程生產線，三星並與美系、大陸客戶洽談新的合作案，積極反擊的策略明顯。

三星在分拆晶圓代工部門之後，調整戰術愈益積極，計劃2020年推出4納米製程，顯然是瞄準台積電5納米製程而來，三星也規劃在2017~2020年之間，持續推進半導體製程技術，計劃2018年量產7納米，2019年陸續投入6納米和5納米研發。

三星晶圓代工部門相關主管對外表示，預計以5年的時間拿下全球晶圓代工25%市占率。

目前台積電的全球市占率接近60%，遠高於其他競爭對手，三星的市占率還不到10%。

三星早期是幫蘋果手機處理器晶片做代工，之後專注切入高端製程技術，甚至在14納米和10納米FinFET製程世代，搶下台積電大客戶高通的訂單，讓其晶圓代工事業一戰成名。

不過，在進入7納米製程世代之後，台積電同時搶下蘋果和高通訂單，明顯大贏三星，為此三星的晶圓代工事業策略亦出現明顯改變，過去專注於高端製程快速超車，近期則廣泛與各應用領域客戶接觸，讓晶圓代工業務布局更廣泛，藉以拉升市占率。

台積電

根據2016年台積電發布的財報顯示：台積電28納米以下先進位程占據晶圓代工營收的56%，其中16/20納米製程、28納米製程各占營收的比重為31%、25%。

目前，全球晶圓代工營收市占率逼近六成；在全球半導體製造技術上，掌握 10 納米製程技術的台積電，不論技術與規模，都是全球晶圓代工業的領先廠商。

全球半導體產業備受矚目的7納米製程大戰，2018年初由台積電搶先領軍登場，儘管三星電子(Samsung Electronics)亦規劃7納米製程，然台積電已拿下逾40個客戶，涵蓋移動通訊、高速運算、人工智慧(AI)等領域，是歷年來應用和客戶層面最廣泛的高端製程，尤其台積電通吃蘋果iPhone處理器晶片大單，2018年晶圓代工戰局台積電已經先贏大半。

近期台積電再度披露先進位程規劃，5納米製程生產基地Fab18將在南科正式動工，且一次規劃三期，至於3納米製程的啟動時程雖然還未公布，但台積電已透露將投入超過200億美元來規劃3納米，明顯要與已分割獨立晶圓代工部門的三星全面拚戰。

台積電雖然在7納米製程世代旗開得勝，但亦已感受到三星在製程技術急起直追的壓力，因此，台積電在5納米製程布局絲毫不敢鬆懈，目前規劃5納米製程生產基地是Fab18，預計2018年在南科正式動工，且規劃三期土地，顯示其對於5納米世代的重視程度。

半導體業者指出，台積電5納米製程將是7納米世代的延續，應用領域同樣鎖定行動通訊、高速運算、人工智慧、機器學習等，預計2019年上半進入風險量產。

另外，台積電7納米(N7)製程於2018年量產，生產基地在Fab12和Fab14第三期，預計強化版的7納米(N7+)製程將導入極紫外光(EUV)技術，以達到生產成本和晶片密度的最佳甜蜜點。

格羅方德

格羅方德使用了三星的14nmFinFET工藝授權，若製程微縮進展順利，2018年10納米處理器可望量產，2020年進入7納米世代。

格羅方德的主要客戶包括AMD、ARM、博通、英偉達、高通、意法半導體、TI等。

台灣聯華電子

聯電一度是跟台積電並列的台灣晶圓代工廠，不過在28nm節點之後已經被台積電甩開，他們現在28nm工藝的營收比例也不過21%，主力還是40nm工藝。

在FinFET節點上，台積電選擇了16nm，聯電跟三星一樣都是14nm FinFET工藝。

2017年2月23日，該公司所自主研發的 14 納米鰭式場效電晶體 (FinFET) 製程技術，已成功進入客戶晶片量產階段。

首個客戶是BitFury，他們的比特幣礦機晶片將使用UMC的14nm工藝代工。

中芯國際

中芯國際是世界領先的集成電路晶圓代工企業之一，也是中國內地規模最大、技術最先進的集成電路晶圓代工企業。

中芯國際向全球客戶提供0.35微米到28納米晶圓代工與技術服務。

從製程節點看，40nm以上成熟工藝占絕大多數。

目前中芯28納米僅占營收5%，中芯將持續投入28納米新平台與14納米研發的推進。

預計2019年14納米投入試產。

2017年10月16日，中芯國際發布公告稱，前台積電資深研發處長梁孟松已獲委任公司聯合執行長。

人才加入，應該是中芯國際推進納米製程技術過程中的重要環節。

在28納米製程上，中芯也提出三階段的規劃藍圖。

趙海軍指出，第一階段的polySion製程已經量產，第二階段是第一代的HKMG製程(中芯稱為HKC製程)已經在今年第2季開始產出，目標是28納米突破10%營收，而第三階段是第二代的HKC製程，預計在2018年底量產。

結束語：很明顯，這是一個拼技術的時代···

本文源自格隆匯

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