各大晶圓廠紛紛加碼，28nm制程為何再次火熱?

薛山

臺(tái)積電宣布將斥資約新臺(tái)幣800億（約185.2億元人民幣）在南京廠擴(kuò)大28nm制程產(chǎn)能，目標(biāo)在2023年中前達(dá)到每月4萬(wàn)片。除此之外，聯(lián)電除了與聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、瑞昱等IC設(shè)計(jì)公司討論投資28nm產(chǎn)能合作之外，奇景光電、三星以及高通似乎也愿意加入這一合作行列。

對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，擴(kuò)充28nm制程主要是增加汽車芯片產(chǎn)能以及因應(yīng)其他遠(yuǎn)距應(yīng)用所需。對(duì)于聯(lián)電來(lái)說(shuō)，無(wú)論是電源管理、顯示驅(qū)動(dòng)、車用甚至圖像處理器都是采用28nm制程生產(chǎn)。

在過(guò)去十年當(dāng)中，28nm仍不斷地在發(fā)展中，其中高介電層/金屬閘極（High-K Metal Gate，后簡(jiǎn)稱HKMG）被認(rèn)為是28rim量產(chǎn)制勝關(guān)鍵所在，臺(tái)積電、三星、聯(lián)電與格羅方德都擁有這一技術(shù)，以SOI（Silicon On Insulator）為絕緣層上覆硅技術(shù)來(lái)說(shuō)，主要是在硅晶圓上做特殊材質(zhì)處理，在硅基板上增加絕緣層，物理上由于多了一層材料，可使復(fù)雜的制程變得更為簡(jiǎn)單，不會(huì)因晶圓過(guò)薄影響良品率，電性表現(xiàn)上更節(jié)能省電，產(chǎn)出的芯片也會(huì)有較高的效能。

隨著制程的進(jìn)一步發(fā)展，后來(lái)三星與格羅方德還開發(fā)出低耗電且更寬廣應(yīng)用的28nm FD SOI制程，應(yīng)用于制造物聯(lián)網(wǎng)、車用電子和機(jī)器學(xué)習(xí)市場(chǎng)的各種設(shè)備之中，目前這項(xiàng)技術(shù)在28nm及22nm制程可以全面量產(chǎn)。SOI將更加具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，28nm可被視為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這也延續(xù)了28nm的重要性。

從28nm制程芯片的需求來(lái)看，早期受惠于手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)處理器與基帶芯片帶動(dòng)，2017年之后盡管在這些注重高性能的領(lǐng)域應(yīng)用有所下降，但在機(jī)頂盒和智能電視等其他領(lǐng)域的應(yīng)用卻迅速增加，近期在自動(dòng)駕駛汽車以及物聯(lián)網(wǎng)等新領(lǐng)域的接續(xù)下，又再一次延續(xù)其市場(chǎng)需求，而且5G和汽車對(duì)芯片的需求量非常高，單車芯片使用量往往都在三位數(shù)，但與此同時(shí)產(chǎn)能受新冠肺炎疫情影響，所以全球目前都處于“缺芯”狀態(tài)。

由于28nm并非受美國(guó)管制的半導(dǎo)體制程，因此，中芯國(guó)際預(yù)計(jì)與深圳政府合作發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，將投入28nm以上制程的生產(chǎn)線，目標(biāo)是達(dá)到每月4萬(wàn)片12英寸晶圓產(chǎn)能，預(yù)計(jì)在2022年量產(chǎn)。其實(shí)，中芯國(guó)際在2015年就開始28nm制程量產(chǎn)，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研發(fā)。2018年底，華虹集團(tuán)旗下的12英寸晶圓代工廠上海華力宣布：基于上海華力28nm低功耗制程平臺(tái)的一顆無(wú)線通信數(shù)據(jù)處理芯片成功進(jìn)入量產(chǎn)階段。至此，除了中芯國(guó)際之外，上海華力成為另一家具備了28nm制程的中國(guó)晶圓代工廠。

隨著5G普及率愈來(lái)愈高，我們很快將進(jìn)入完全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)世界。其中芯片將越來(lái)越多地應(yīng)用于各種技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新中。因此可預(yù)見的是，智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)將持續(xù)推動(dòng)先進(jìn)制程往5nm以下發(fā)展，但是，物聯(lián)網(wǎng)在無(wú)處不在的運(yùn)算和連接的驅(qū)動(dòng)下，將使得28nm成為未來(lái)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與動(dòng)力。

28nm制程需求量保持在較高水平，這是各大上游廠商增產(chǎn)的根本原因