市场是一个残酷的游戏,有需求、能产生价值就会被青睐,反之就会被抛弃。今天,我们以“事后诸葛亮”的角度来聊一聊最近又火起来的28nm制程工艺。
各大晶圆代工厂纷纷扩产28nm制程工艺
从2020年开始的芯片短缺潮,已经严重打乱了晶圆代工厂商的技术发展路线。按照摩尔定律,2021年本应该是芯片技术实现突破爆发的一年。但在巨大的需求刺激下,3nm、2nm的研发进度已经落后于预期,“赚钱真香”定律打败了摩尔定律,因为28nm制程工艺是成熟工艺,只需要建厂就能扩产,只要有量产就能大把挣钱。
今年3月17日,中芯国际与深圳市政府以建议出资的方式新建晶圆厂,总投资额预计将达到23.5亿美元,主要生产28nm及以上集成电路,并提供相应的技术支持。新晶圆厂预计于2022年建成投产,设计产量为4万片/月12英寸晶圆。
今年九月,上海临港自贸区,中芯国际再次宣布,将再新建一个28nm及以上晶圆代工厂,总投资额达到88.7亿美元,设计产能为每月十万片12英寸晶圆。
今年三月,力积电位于铜锣的第九厂区正式开建,将主要10-50nm成熟制程工艺。设计产能为10万片/月,2023年开始分期投产,总投资达2780亿新台币。
格芯的晶圆代工生产基地主要位于新加坡、德国和美国。其中,新加坡主要生产40nm工艺,德国主要生产28nm,美国则是14nm。今年六月,格芯宣布投资60亿美元用于扩大产能,其中10亿美元用于德国的28nm工艺扩产。
联电的做法更加直接。在2018年,联电就放弃了12nm以下先进工艺的研发投入,将主要的精力和资金用于28nm工艺的生产。顺便提一句,即便如此,2021年联电的产能也被抢购一空。
台积电是晶圆代工的龙头老大,虽然2nm和3nm工艺的研发并未停止,但已经将越来越多的精力转向了28nm的扩产。今年四月,台积电南京28nm晶圆厂扩产,产能扩大到4万片/月,总投资28.87亿美元。11月9日,台积电与索尼联合设立一个子公司,用于生产22nm和28nm集成电路晶圆产品,规划产能为4.5万片/月。同一天,台积电宣布在高雄炼油厂设厂,生产7nm和28nm晶圆。
28nm制程工艺的兴起
28nm是非常重要的一个工艺节点,最早由台积电推出。随后,三星、格芯和中芯国际等晶圆代工厂相继攻克28nm工艺。
2015年到2016年的两年间,随着智能手机的兴起,28nm工艺被广泛应用在手机处理器和网络基带之中,到2017年迎来爆发。28nm工艺的应用范围十分广泛,涵盖了包括手机、电脑、物联网以及各种消费电子。
28nm工艺的重要之处在于,它是先进工艺和成熟工艺的分界点。相比40nm,28nm晶体管速度更快、栅密度更高、功耗更低。在相同成本下,28nm的性能更加优秀。28nm工艺以下的工艺节点,成本急剧攀升:28nm制程工艺的成本约为0.63亿美元,而5nm则攀升至4.76亿美元,成本增加了7倍多。
28nm制程工艺被打入冷宫
随后,28nm工艺来到了盛极而衰。由于当时28nm太过风光,引来了大量晶圆代工厂的跟风。2018年,28nm出现了产能过剩。
2018年第三季度,台积电全球28nm工艺产能严重过剩,将在未来几年都处于供过于求的状态。也正是从那时开始,台积电投入大量资金进行先进工艺的研发,试图调整产能结构,改善经营环境。也是从这时开始,台积电28nm产能急剧下降。
联电的情况比台积电更加不容乐观。2018年第四季度,联电首次出现亏损。在先进工艺研发不断出现突破的情况下,28nm工艺的盈利能力也急剧下滑。
羊毛出在羊身上。5nm工艺的成本比28nm上涨了7倍多,售价也高了将近6倍。即使是在今年,5nm晶圆的售价也高达1.7万美元,而28nm晶圆的售价只有3千美元。谁具有更强的盈利能力一看便知。
为何28nm工艺能迎来第二春?
可是,谁也没有想到,2020年的一场疫情,能给全球造成如此大的影响。疫情的原因,让我们变得“不适合”出门,这直接带动了消费电子需求的急剧增长。以今年刚过去的双十一购物节为例,消费电子占据了大部分的销量,首次超过服装等传统需求。
同时,智能物联网、5G和新能汽车进行了推波助澜,让萎靡多年的28nm及以上成熟制程的需求暴涨,直接导致了芯片供应的严重短缺,影响了众多行业的正常生产。
事实证明,28nm虽然不是先进工艺,但也绝不是落后工艺。作为成熟工艺中最重要的节点,28nm在未来数年内将重新焕发竞争力。
28nm晶圆产能将在2024年爆发
随着各晶圆代工厂加大成熟工艺的投资建厂,预计到2024年,28nm工艺的产能将集体爆发。到2025年,28nm及以上成熟工艺的市场规模将达到48%,基本与先进工艺评分秋色。
在28nm工艺的生命周期中,台积电担任了非常重要的角色。28nm由台积电而生,由台积电而火,由台积电而衰。这次,同样也是由台积电而焕发新生。从全球范围来看,28nm工艺主要分布在亚洲,台积电和联电则是28nm的执牛耳者。到2024年,随着高雄、熊本、南京三座晶圆厂投产,台积电在28nm工艺的市占率将独占鳌头。
除了台积电,中芯国际在28nm工艺的扩产行列中,算是最积极的了。深圳、北京、上海临港的晶圆项目投产之后,中芯国际的月产能将增加24万片。目前,FinFET/28nm工艺创造的营收占中芯国际的18.2,到2024年,这一数字将大幅提高。
未来的芯片竞争格局会是怎样,现在还不好说。最起码,有的企业已经占据了风口,飞起来是迟早的事情。至于下一个风口在哪里,那也是四年之后的事情了。四年可以改变很多事情,赢了当下的四年,往后的芯片市场格局还真的不好说。
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