7nm爆单排队需半年,5nm制造进度生产总量扩老马

时间:2020-04-07 23:08来源:江苏十一选五今日开奖办公软件
从今年来看,7nm制程是台积电营收创下历史新高的最大动力,包括苹果、华为海思等顶级大厂均大批量给7nm下订单,目前已生产超过100万片12寸晶圆,无论是技术还是产能都位居全球领

从今年来看,7nm制程是台积电营收创下历史新高的最大动力,包括苹果、华为海思等顶级大厂均大批量给7nm下订单,目前已生产超过100万片12寸晶圆,无论是技术还是产能都位居全球领先。

继去年7nm工艺量产之后,今年又成功推出7nmEUV制程,除了苹果A13芯片采用外,超威已经计划在明年推出Zen 3微架构采用台积电7奈米EUV制程。

2018年8月,格芯宣布放弃7nm LP制程研发,将更多资源投入到12nm和14nm制程。

台积电预计,5nm制程已经走出研发阶段,将在明年三月份导入量产,而且将是产能快速扩张且创下记录的一年。

刘德音表示,客户在AI和5G等方面的需求很强劲,推动半导体工艺发展的重要动力不再是微缩晶体管那么简单,在今天已经有更多的推动因素,比如3D IC、云端设计等,未来更加应该以工艺密度、运算能力为发展的指标,台积电的目的是释放半导体的创新能力。

在设计成本不断上升的情况下,只有少数客户能负担得起转向高级节点的费用。据Gartner统计,16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元,而28nm体硅制程器件约为3000万美元,设计7nm芯片则需要2.71亿美元。IBS的数据显示:28nm体硅器件的设计成本大致在5130万美元左右,而7nm芯片需要2.98亿美元。对于多数客户而言,转向16nm/14nm的FinFET制程太昂贵了。

据台湾媒体报道,台积电董事长刘德音日前指出,人工智能和5G将为产业发展带来新的突破,摩尔定律将依然有效。以台积电而言,5nm制程将在明年加速扩产,3nm进度超出预期,而2nm制程也进入了“路径搜寻”阶段。

而供应链传出,已有一线手机芯片大厂高层亲电台积电争取更多7奈米制程产能,显然产能不足问题已形成巨大瓶颈。

华力微电子方面,在年初的SEMICON China 2019先进制造论坛上,该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示,华力微电子今年年底将量产28nm HKC+工艺,2020年底将量产14nm FinFET工艺。

台积电研发副总经理黄汉森表示,台积电5nm制程拥有业界最好的性能和最高的电晶体密度,且大量采用EUV技术,整个生态系统已经完备,进入量产不存在障碍。

台积电目前7nm制程已经满载了,此前有业界内部消息就说台积电目前7nm产品的交付时间已经从原本的2个月延长到接近6个月,说明其7nm制程真的已经到了供不应求的地步了。主要原因是市场需求非常旺盛,导致供不应求,进而影响大客户产品的推出,如AMD Zen 3产品可能延后亮相与供应。

联电方面,其14nm制程占比只有3%左右,并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关,联电重点发展特殊工艺,无论是8吋厂,还是12吋厂,该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上。

消息称,台积电没有将其所有生产从7纳米工艺转移到更小的5纳米技术,而是在继续扩大7纳米芯片的产能,以满足不断增长的需求,特别是来自5G无线设备制造商的需求。该公司首席财务官何丽梅(Lora Ho)预计,5G智能手机和基站制造商的需求强劲,但不足以完全抵消5G之前较旧、更大部件需求放缓的影响。台积电现在为AMD和英特尔等巨头制造芯片,三星是其最大的竞争对手。

7nm

据报导,台积电为苹果新iPhone供应的芯片已于9月全线量产,7nm产能不仅满载,甚至供不应求,因此新客户等待时间大幅延长,从原本2个月就能交货拉长到6个月,在庞大订单压力下,有可能影响到AMD Zen 3的产品推出与供应。

由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义,所以20nm以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志,而28nm作为最具性价比的制程工艺,具有很长的生命周期。

台积电预计,5nm制程已经走出研发阶段,将在明年三月份导入量产,而且将是产能快速扩张且创下记录的一年。

总的来说,台积电还是领先的,其典型产品就是2017年为苹果代工的A11处理器。而三星也紧跟步伐,在10nm这个点,双方的进度相差不大,但总体水平,台积电仍然略胜一筹。

台积电董事长刘德音日前指出,人工智能和5G将为产业发展带来新的突破,摩尔定律将依然有效。以台积电而言,5nm制程将在明年加速扩产,3nm进度超出预期,而2nm制程也进入了“路径搜寻”(path-finding)阶段。

从目前的晶圆代工市场来看,具备12nm制程技术能力的厂商很少,主要有台积电、格芯、三星和联电。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发。因此,目前来看,全球晶圆代工市场,12nm的主要玩家就是台积电、格芯和三星这三家。

从今年来看,7nm制程是台积电营收创下历史新高的最大动力,包括苹果、华为海思等顶级大厂均大批量给7nm下订单,目前已生产超过100万片12寸晶圆,无论是技术还是产能都位居全球领先。

目前来看,具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家,分别是:英特尔、台积电、三星、格芯、联电、中芯国际和华虹。

除了物理体积上比之前的7纳米芯片更小外,5纳米芯片还可以提供更高的功率效率、更多的处理能力,这取决于芯片设计者的需求。预计5纳米工艺将使以前适合智能手机的CPU缩小为适合可穿戴设备使用,如AR眼镜和耳机,同时使用更小的电池并提供以前无法实现的体验。台积电还将使明年的5G设备能够提供与今天的型号同样多或更多的电量,同时能源消耗更少。

格芯于2018年宣布退出10nm及更先进制程的研发,这样,该公司的最先进制程就是12nm了。该公司是分两条腿走路的,即FinFET和FD-SOI,这也充分体现在了12nm制程上,在FinFET方面,该公司有12LP技术,而在FD-SOI方面,有12FDX。12LP主要针对人工智能、虚拟现实、智能手机、网络基础设施等应用,利用了格芯在纽约萨拉托加县Fab 8的专业技术,该工厂自2016年初以来,一直在大规模量产格芯的14nm FinFET产品。

9月23日,据外媒消息称,台积电将扩大5纳米制程芯片的产能。今年7月,台积电在季度财报会议上曾表示,其新的5纳米(Nm)芯片制造工艺将于2020年上半年开始批量生产,使首批5纳米芯片在明年这个时候上市。

今年,英特尔的老对手AMD打起了翻身仗,凭借台积电代工的7nm锐龙3000系列处理器,让AMD在CPU处理器的制程工艺上首次超越了英特尔。

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英特尔方面,在10nm之后,该公司称会在2021年推出7nm工艺,据悉,其7nm工艺已经走上正轨,功耗及性能看起来都非常好,根据之前的消息,7nm工艺会在2021年的数据中心GPU上首发。

作为台积电最大的客户之一,苹果预计将在2019年末的iPhone和iPad中使用台积电制造的第二代7纳米工艺芯片,在2020年的某个时候转而使用5纳米芯片,然后在2022年使用3纳米工艺。在一个芯片生产延迟确实会发生并可能造成毁灭性后果的行业中,台积电凭借其工艺进步始终保持着领先优势。

目前,已经量产的主流先进半导体制程工艺已经来到了7nm,明年,5nm也将量产。而从制程工艺的发展情况来看,一般是以28nm为分水岭,来区分先进制程和传统制程。下面,就来梳理一下业界主流先进制程工艺的发展情况。

台积电研发副总经理黄汉森表示,台积电5nm制程拥有业界最好的性能和最高的电晶体密度,且大量采用EUV技术,整个生态系统已经完备,进入量产不存在障碍。

三星方面,该公司于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程,先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。目前来看,其14nm产能市场占有率仅次于英特尔和台积电。

格芯制定了两条工艺路线图:一是FinFET,这方面,该公司有14LPP和新的12LPP;二是FD-SOI,格芯目前在产的是22FDX,当客户需要时,还会发布12FDX。

28nm处于32nm和22nm之间,业界在更早的45nm阶段引入了high-k值绝缘层/金属栅极工艺,在32nm处引入了第二代 high-k 绝缘层/金属栅工艺,这些为28nm的逐步成熟打下了基础。而在之后的先进工艺方面,从22nm开始采用FinFET等。可见,28nm正好处于制程过渡的关键点上,这也是其性价比高的一个重要原因。

12nm

中芯国际方面,不仅14nm FinFET制程已进入客户风险量产阶段,而且在2019年第一季度,其12nm制程工艺开发进入客户导入阶段,第二代FinFET N+1研发取得突破,进度超过预期,同时,上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成,进入产能布建阶段。这意味着用不了多久,一个新的12nm制程玩家将杀入战团。

中芯国际方面,其14nm FinFET已进入客户试验阶段,2019年第二季在上海工厂投入新设备,规划下半年进入量产阶段,未来,其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商。据悉,2019年,中芯国际的资本支出由2018年的18亿美元提升到了22亿美元。

目前,行业内的28nm制程主要在台积电,GF,联电,三星和中芯国际这5家之间竞争,另外,2018年底宣布量产联发科28nm芯片的华虹旗下的华力微电子也开始加入竞争行列。

台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比,尽管它们的节点命名有所不同,三星和英特尔是14nm,台积电是16nm,但在实际制程工艺水平上处于同一世代。

而目前,英特尔的主流制程是14nm,不过,前不久传来消息,经过多年的攻关,该公司终于解决了10nm工艺的技术难题,已经开始量产。

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在7nm,目前只有台积电和三星两家了,而且三星的量产时间相对于台积电明显滞后,这让三星不得不越过7nm,直接上7nm EUV,这使得像苹果、华为、AMD、英伟达这样的7nm制程大客户订单,几乎都被台积电抢走了。在这种先发优势下,台积电的7nm产能已经有些应接不暇。而在7nm EUV量产方面,台积电也领先了一步,代工的华为麒麟990已经商用,三星7nm EUV代工的高通新一代处理器也在生产当中,估计很快就会面市了。

虽然高端市场会被 7nm、10nm以及14nm/16nm工艺占据,但40nm、28nm等并不会退出。如28nm~16nm工艺现在仍然是台积电营收的重要组成部分,特别是在中国大陆建设的代工厂,就是以16nm为主。中芯国际则在持续提高28nm良率。

今年5月,英特尔称将于第3季度增加14nm制程产能,以解决CPU市场的缺货问题。

不过,英特尔对制程节点的严谨追求是很值得称道的,从具体的性能指标,特别是PPA和晶体管密度来看,英特尔的10nm比台积电的10nm有优势。

由于许多连接设备既需要高度集成,又要求具有更灵活的性能和功耗,而这是FinFET难以实现的,12FDX则提供了一种替代路径,可以实现比FinFET产品功耗更低、成本更低、射频集成更优。

14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言,该制程也是收入的主要来源,特别是英特尔,14nm是其目前的主要制程工艺,以该公司的体量而言,其带来的收入可想而知。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说,特别是中芯国际和华虹,正在开发14nm制程技术,距离量产时间也不远了。

到了10nm这个节点,行业玩家就只剩下台积电、三星和英特尔了。

结语

三星方面,其晶圆代工路线图中原本是没有12nm工艺的,只有11nm LPP。不过,三星的11 LPP和格芯的12nm LP其实是“师出同门”,都是对三星14nm改良的产物,晶体管密度变化不大,效能则有所增加。因此,格芯的12nm LP与三星的12nm制程有非常多的共同之处,这可能也是AMD找三星代工12nm产品的原因之一。

以上,就业界已经量产的主流先进制程工艺的发展情况,以及相关厂商的进展进行了阐述。而更先进的5nm、3nm、2nm等还没有进入量产阶段,就不再详述了。这些制程节点已经鲜有玩家了,目前只有台积电和三星这两家,台积电称将于明年量产5nm,而三星似乎要越过5nm,直接上3nm。

就单位芯片成本而言,28nm优势明显,将保持较长生命周期。一方面,相较于40nm及更早期制程,28nm工艺在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面具有明显优势。另一方面,由于16nm/14nm及更先进制程采用FinFET技术,维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大,每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程的。

台积电的16nm制程经历了16nm FinFET、16FF+和16FFC三代,之后进入了第四代16nm制程技术,此时,台积电改变策略,推出了改版制程,也就是12nm技术,用以吸引更多客户订单,从而提升12吋晶圆厂的产能利用率。因此,台积电的12nm制程就是其第四代16nm技术。

14/16nm

然而,英特尔公司自己的14nm产能已经满载,因此,该公司投入15亿美元,用于扩大14nm产能,预计可在今年第3季度增加产出。其14nm制程芯片主要在美国亚利桑那州及俄勒冈的D1X晶圆厂生产,海外14nm晶圆厂是位于爱尔兰的Fab 24,目前还在升级14nm工艺。

10nm

同为14nm制程,由于英特尔严格追求摩尔定律,因此其制程的水平和严谨度是最高的,就目前已发布的技术来看,英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级。

28nm

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