各大晶圆厂纷纷加码,28nm制程为何再次火热?

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  台积电宣布将斥资约新台币800亿(约185.2亿元人民币)在南京厂扩大28nm制程产能,目标在2023年中前达到每月4万片。除此之外,联电除了与联发科、联咏、瑞昱等IC设计公司讨论投资28nm产能合作之外,奇景光电、三星以及高通似乎也愿意加入这一合作行列。
  对于台积电来说,扩充28nm制程主要是增加汽车芯片产能以及因应其他远距应用所需。对于联电来说,无论是电源管理、显示驱动、车用甚至图像处理器都是采用28nm制程生产。
  在过去十年当中,28nm仍不断地在发展中,其中高介电层/金属闸极(High-K Metal Gate,后简称HKMG)被认为是28rim量产制胜关键所在,台积电、三星、联电与格罗方德都拥有这一技术,以SOI(Silicon On Insulator)为绝缘层上覆硅技术来说,主要是在硅晶圆上做特殊材质处理,在硅基板上增加绝缘层,物理上由于多了一层材料,可使复杂的制程变得更为简单,不会因晶圆过薄影响良品率,电性表现上更节能省电,产出的芯片也会有较高的效能。
  随着制程的进一步发展,后来三星与格罗方德还开发出低耗电且更宽广应用的28nm FD SOI制程,应用于制造物联网、车用电子和机器学习市场的各种设备之中,目前这项技术在28nm及22nm制程可以全面量产。SOI将更加具有性价比优势,28nm可被视为一个转折点,这也延续了28nm的重要性。
  从28nm制程芯片的需求来看,早期受惠于手机、平板电脑等移动处理器与基带芯片带动,2017年之后尽管在这些注重高性能的领域应用有所下降,但在机顶盒和智能电视等其他领域的应用却迅速增加,近期在自动驾驶汽车以及物联网等新领域的接续下,又再一次延续其市场需求,而且5G和汽车对芯片的需求量非常高,单车芯片使用量往往都在三位数,但与此同时产能受新冠肺炎疫情影响,所以全球目前都处于“缺芯”状态。
  由于28nm并非受美国管制的半导体制程,因此,中芯国际预计与深圳政府合作发展的半导体产业中,将投入28nm以上制程的生产线,目标是达到每月4万片12英寸晶圆产能,预计在2022年量产。其实,中芯国际在2015年就开始28nm制程量产,并于2018年宣布完成28nm HKMG的研发。2018年底,华虹集团旗下的12英寸晶圆代工厂上海华力宣布:基于上海华力28nm低功耗制程平臺的一颗无线通信数据处理芯片成功进入量产阶段。至此,除了中芯国际之外,上海华力成为另一家具备了28nm制程的中国晶圆代工厂。
  随着5G普及率愈来愈高,我们很快将进入完全数字化的网络世界。其中芯片将越来越多地应用于各种技术升级和创新中。因此可预见的是,智能手机产业将持续推动先进制程往5nm以下发展,但是,物联网在无处不在的运算和连接的驱动下,将使得28nm成为未来半导体产业发展的基础与动力。


28nm制程需求量保持在较高水平,这是各大上游厂商增产的根本原因
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