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來源：半導體行業觀察 編輯：黃曉冬 最近，關于28nm工藝的新聞頻頻見于報端。 一方面，臺積電(TSM.US)日前宣布，將斥資約800億元新臺幣，把在南京廠建置28納米制程，目標在2023年中前達到4萬片月產能。除此之外，市場中也有消息傳出晶圓代工大廠聯電正與包括聯發科、聯詠、瑞昱等3大IC設計公司討論投資產能合作的情況，以進一步滿足市場對28nm的需求。 另一方面，有國內某所謂大V對臺積電在國內擴產28nm大放厥詞。 其實從2011年臺積電率先開始量產28nm至今，28nm制程已經在市場中存在了十年。然而在過了十年后，28nm并沒有因新工藝的出現而黯然失色，反而出現了產能緊張的情況，引得各大晶圓代工廠紛紛有了擴產的計劃。這種大規模擴建成熟工藝的情況，在晶圓代工歷史上并不常見。28nm為什么能夠長盛不衰？ 曾經被28nm改寫的半導體市場 從先進制程發展的歷史中看，28nm工藝本身就存在著一些傳奇色彩。 從背景上看，28nm誕生于2008年那場金融危機之后。受到金融海嘯的影響，當時很多半導體企業都受到了影響。于是，在這之后的幾年，包括AMD在內的很多半導體企都選擇將制造業務剝離以降低運營資金壓力，將更多的資源集中到相對投入到芯片設計當中，希望通過保持研發投入來維持知識產權等無形資產來保持競爭力。 此時，先進制程也進入到了新一代節點即28nm工藝的研發階段。這時候IDM廠商的退出為晶圓代工廠帶來了機會。 從技術上看，28nm的下一代22nm節點處，業界開始引入了FinFet工藝。而28nm的上一代32nm處引入了第二代high-k值絕緣層/金屬柵極（HKMG）工藝。作為承上啟下的工藝，28nm的重要性不言而喻。 傳奇的28nm，也在為傳奇加冕。 28nm是臺積電命運的轉折點，他們率先在在該節點上取得了成績。2009年市占率僅為45%的臺積電，在張忠謀回歸的帶領下開始全力沖刺當時最前沿的28nm制程。兩年后，臺積電超越競爭對手，率先提供28nm制程的量產技術。 據西南證券的調研報告顯示，當時三星與格羅方德同時選擇了先閘極 (Gate-first)方案，而臺積電獨自選擇了后閘極（Gate-last）方案，這種選擇讓臺積電在技術上取得了突破。借以在28nm技術上的突破，臺積電將三星與格羅方德遠遠地甩在身后。 如果說，IDM廠商的轉型和臺積電本身在28nm身上的投入是地利和人和。那么，2012年智能手機以及平板電腦市場的飛速崛起則讓臺積電占盡了天時。據相關報道顯示，臺積電28nm制程在2011年投入量產后，營收占比只用了一年時間就從2%爬升到了22%。28nm為臺積電奠定的基礎，臺積電在晶圓代工市場的市占率也從2009年的45%提高到了52%以上。 至此以后，臺積電一飛沖天。 28nm所鑄就的傳奇不僅僅只有臺積電一個。采用臺積電28nm的芯片設計廠商也得到了很大的市場回報。這其中就包括AMD、高通、英偉達等企業，有報道稱，AMD的圖形IP借用臺積電的28nm技術實現了圖形性能的下一個重大飛躍，英偉達提供出市場上最節能的GPU和最高性能的圖形處理器。 十年前，28nm工藝改變了半導體市場。十年后，28nm工藝仍在續寫傳奇。 28nm的火是如何燒到今天的 作為一種承上啟下的技術，28nm具有很大的發展潛力和生存空間。 在過去十年當中，28nm技術仍在不斷發展。其中，HKMG被認為是28nm量產致勝關鍵所在。于是，在各大晶圓代工廠紛紛量產28nm制程后，他們又步入了28nm HKMG階段——臺積電于2012年攻克了28nm HKMG制程，三星于2013年導入了 28nm HKMG；GF和聯電也在2013年左右推出了相關技術。近些年，GF和三星也推出了28nm FD SOI，這也為28nm工藝的繼續發展提供了動力。 從市場對28nm的需求上看，28nm受惠于早期手機、平板的紅利，正在由汽車以及物聯網等新興領域接管。根據Omdia發布的調研報告顯示，2017年之后，28nm工藝雖然在手機領域的應用有所下降，但在其他多個領域的應用迅速增加，如OTT盒子和智能電視等應用領域市場的增長速度較快。在全球的產能分布如下圖，巨大的產量儲備，也是為了未來更多新興應用領域的發展做儲備。 
（Advanced technology capacity, 28 nanometer and below (includes 32-nanometer) 來源：Omdia） 28nm在新興領域的應用則可以從臺積電和聯電擴產28nm的理由中便可看出——臺積電表示，南京廠擴產并投28nm成熟制程，主要因應目前全球從車用芯片擴及其他包括遠距應用所需的芯片短缺，所進行的擴充需求。聯電方便則有消息指出，在當前電源管理芯片、顯示驅動芯片、車用電子芯片等產品市場供應吃緊，交貨期持續拉長的情況下，顯示出這些主力以28 納米成熟制程生產的產能嚴重不足。因此，擴產28 納米產能成為當前個晶圓廠的重要規劃之一。 據MoneyDJ援引半導體業者分析稱，以終端產品來看，成熟制程的需求量還是相當大，像是冰箱、電視、音響等各種家電及消費性電子產品，未來只會越來越智能化；加上萬物聯網趨勢，需要更多的IC，但不必用到7nm、5nm生產，用28nm制程即可滿足大部分的需求。 這樣，在技術和市場的雙重驅動下，28nm工藝作為一代極具性價比的制程，從2011年一路火到了2021年。時至今日，28nm工藝仍在各大晶圓代工廠中占據著重要的地位。
（數據來源：TSMC官網整理） 國內28nm發展情況 從臺積電28nm所貢獻的營收上看，在其向更為先進的制程發展當中，28nm為他們帶來的營收也有所下降。據Digitimes去年的報道，供應鏈透漏，臺積電28nm的產能利用率始終沒有達到預期，不過第4季將滿載。 在臺積電的28nm產能變化的情況當中，為我們透露出了幾個信號，一是越來越多的晶圓代工廠攻克了28nm技術，后來的玩家也搶占了一部分市場。二是市場對28nm的需求再次回升。 而這對于中國大陸來說也是一個搶占28nm市場的好時機。 從國內方面來看，28nm作為一個關鍵節點，國內晶圓代工廠也有了一定的量產能力。從公開消息顯示，中芯國際在2015年開始進行28nm制程量產，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研發。這也是中國大陸首個能夠量產28nm工藝的企業。 2018年年底，華虹集團旗下的12英寸晶圓代工廠上海華力與聯發科共同宣布：基于上海華力28nm低功耗工藝平臺的一顆無線通訊數據處理芯片成功進入量產階段。至此，除了中芯國際之外，又有一家大陸晶圓代工廠具備了28nm制程的量產能力。 面對晶圓代工在28nm上的擴產布局，中國大陸晶圓代工企業也做出了相應的規劃。根據中芯國際在今年3月發布的公告稱，將和深圳政府擬以建議出資的方式，經由中芯國際集成電路制造（深圳）有限公司（下稱 “中芯深圳”）進行項目發展和營運，重點生產 28 納米及以上的集成電路并提供技術服務，旨在實現最終每月約4萬片12吋晶圓的產能。預期將于 2022 年開始生產。 但從規模上看，國內致力于28nm工藝的廠商們與行業龍頭相比，仍存在著很大的差距。根據業內人士分析，根據中芯國際的營收和28nm wafer asp粗略計算，國產28nm全部月產能大概在一萬片左右，且其工藝平臺以及IP庫也有待完善。另外，由于公司28nm制程相關的產線仍面臨較高的折舊壓力，因此，其28nm在毛利方面的表現也與臺積電等晶圓大廠具有一定的差距。
（來源：中芯國際財報數據整理，圖為2015年-2019年間數據） 相比之下，28nm作為臺積電公司發展史上最賺錢、稱霸最久的一個制程世代。其在28nm節點上的全球市場占比曾一度超過50%的，并擁有多個面向不同產品不同需求的工藝平臺，而這為臺積電在成本和產能上都帶來了巨大的優勢。而臺積電本輪選擇在南京達成4萬片28nm的擴產計劃，無疑將對中芯國際造成一定的壓力。 但從積極的一方面上看，雖然與晶圓代工龍頭之間還存在著差距，中芯國際仍有一定的發展機遇。從去年中芯國際發布的招股書中顯示，從行業發展規律來看，通常設備實際使用期長達十至二十年，在折舊期結束后仍能產生較大的經濟效益。晶圓代工企業首先通常隨著產線的逐步達產，毛利率會逐漸有較大的改善；當設備結束折舊期后，產線的盈利水平將實現極大程度的提高。 而從今年市場對28nm的需求以及中芯國際前不久在發布的登陸科創板以來的首份年報成績來看，在國產化的需求下，中芯國際28nm或許能夠在未來的市場需求中獲得一定的成長。 另外，從國內28nm產業鏈的發展上看，有相關報道稱，絕大多數設備和材料在28nm這個節點上基本已不存在技術問題，瓶頸主要在于光刻機和光刻膠，而后者也有望在1-2年內做到28nm產線的落地。這也就意味著，國內28nm產業鏈將在2年內有望成熟。尤其是在貿易環境多變的情況下，國內產業鏈的完善，或許能夠助力中芯國際28nm得到更好的發展。 結語 可以預見的是，在這輪市場的新需求下，晶圓代工廠商們將在成熟工藝當中展開新一輪的較量。 除了臺積電外，聯電、GF等企業也在過去的十年當中不斷完善其28nm產品，并衍生出來多種特色工藝，在這種情況下。致力于成熟工藝的晶圓代工玩家們是否能借以這一波機會得到得到新的成長。中國大陸晶圓代工廠又能在這輪市場行情當中吃下多少紅利。 28nm又是否有可能在未來十年再造奇跡呢？ |
