中芯國際為何率先量產 28nm 的驍龍 410?

作者 | 發布日期 2015 年 08 月 11 日 15:24 | 分類 中國觀察 , 晶片 , 零組件 follow us in feedly

中芯國際是中國最強的半導體代工企業,不過它在與台灣半導體代工廠和三星半導體製造廠的競爭中一直都處於不利的地位。2014 年在全球前五大半導體代工廠中,中芯國際和格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)是兩家營收下滑的企業,而台積電、聯電和三星的營收都是同期相比上升的,其中一個原因正是中芯國際的製程技術遠遠落後於另外四家企業,28nm 製程量產拉近了與全球第二大代工廠聯電的差距,對中芯國際無疑是強心劑。



為什麼是 28nm?

2013 年中芯國際就宣布開發 28nm 製程。28nm 製程有兩個方向,一個是高介電常數金屬閘極(HKMG),一個是低功耗型的傳統氮氧化矽(Sion),前一個技術難度要高很多。

HKMG 技術是進入到 28nm 才開始引入的,使用這種技術可以能大幅減小柵極的漏電量,由於 high-k 絕緣層的等效氧化物厚度(equivalent oxide thickness;EOT)較薄,這樣電晶體就能得到進一步的縮小,而電晶體的驅動能力也能得到有效的改善,因此 28nm HKMG 技術被視為半導體製造工藝的一種革命性進步。因為實現了 HKMG 技術,再向 20nm、16nm 演進就容易了。

註:在摩爾定律的指引下,積體電路的線寬不斷縮小。按照規律,基本上是按每兩年縮小至原尺寸 70% 的步伐前進。比如 2007 年達到 45nm,2009 年達到 32nm,2011 年達到 22nm。

而產業界在從 45 / 40nm 向下演進時,由於 32nm 製程的不成熟,而 28nm 引入 HKMG 實現了重要變革,中間跳過 32nm。因此 28nm 這個節點非常特殊。

雷鋒網配圖

中芯國際在 28nm 製程上的快速進展得到了高通的幫助,去年中國發起了對高通的反壟斷調查,為了換取中國減輕處罰高通當時做出了一系列的讓步,其中之一正是與中芯國際合作研發 28nm 製程。目前中芯國際生產驍龍 410 正是採用 28nm HKMG 技術,這對中芯國際來說意義重大。

 

全球前五大半導體代工廠,現在都怎麼樣了?

全球前五大半導體代工廠是台積電、聯電、三星、格羅方德和中芯國際。

從技術上說台積電和三星無疑是第一集團,今年台積電的 16nmFF+ 工藝量產落後於三星 14nmFinFET,這讓三星搶盡了風頭。由於台積電的 16nmFF+ 量產時間延後,這迫使去年轉單台積電的蘋果不得不將前期的 A9 處理器交給三星半導體生產,以趕上今年 9 月份的新款 iPhone 上市(編按:根據先前取得的消息,iPad 使用的 A9X 應還是交由台積電代工生產)。

憑藉自家 14nmFinFET 工藝的領先優勢,三星的 Exynos7420 處理器成為全球 Android 市場最強大的處理器,讓採用這款處理器的 S6 Edge 大受歡迎,扭轉了連續數季不斷下滑的趨勢,今年第二季其手機業務部門營業利潤為 2.76 萬億韓圜(約合 23.69 億美元),是過去幾季最高的。

台積電雖然今年在工藝製程競賽上落後三星,但是台積電的實力依然很強大。繼 2014 年營收暴增 25% 之後,今年上半年的營收依然獲得了 29.1% 的同期增長,原因就是三星半導體雖然技術先進,可是三星同時做手機、DRAM、CMOS、手機晶片等產品,這讓 IC 設計企業擔憂與它的同業競爭問題,而更願意將訂單交給台積電生產。蘋果公司同樣如此,在台積電量產 16nmFF+ 後有望獲得至少三成的 A9 處理器訂單。

格羅方德連續數年虧損後,曾傳出要出售的消息,不過似乎持有格羅方德的阿聯酉阿布達比先進技術投資公司(ATIC)並不甘心,先是向三星購買了 14nm 製程技術,研發了 22nm FD-SOI 技術,今年購併了 IBM 的微電子業務,似乎打算繼續在這個領域深耕。不過考慮到本文主要是談中芯國際,格羅方德目前與中芯國際直接競爭的關係不大,不在本文深談。

中芯國際 2014 年營收 19.7 億美元,營收不及位居全球代工廠第二的聯電的 46.2 億的一半,但是由於聯電已經在中國擁有和艦科技,並正在廈門投資建設 12 英吋半導體工廠,都在爭奪中國的客戶,兩家的製程技術差距較小,與台積電和三星的工藝差距太遠,故將這兩家當做直接的競爭對手來談。

雷鋒網配圖

▲ 中芯國際近四年營業收入。

中芯量產 28nm 製程,為的是與聯電競爭?

聯電一直以來都是全球半導體代工廠第二。雖然 2012 年格羅方德通過購併等方式在營收上超過了聯電,但是去年聯電在量產 28nm 製程,28nm 是前兩年台積電的天下。2014 年第三季為台積電提供了總營收的 34%,聯電量產 28nm 贏得了部分客戶推動營收增長 10.8%,是前五大代工廠中增長速度僅次於台積電的,並搶回了全球半導體代工廠第二的位置。

聯電早已經看中中國市場,並在 2003 年就開始在中國市場布局。受制於當時台灣的管制,聯電曲線在蘇州投資了和艦科技,目前已經將它收入旗下。不過和艦科技是 8 英吋半導體工廠,技術不夠先進,去年底獲得台灣當局批准在廈門建設更先進的 12 英吋晶圓廠。

中國目前已經是全球最大的晶片採購市場,2014 年中國採購的晶片佔全球的過半占比,超過了進口石油花費的資金。中國去年成立 200 億美元晶片產業基金,推動晶片產業的發展,中國也在興起展訊、海思、聯芯、瑞芯微等晶片企業,海思的網通處理器目前正在使用台積電的 16nm(這個製程去年量產,與今年即將量產的 16nmFF+ 不同,其應用於手機晶片的時候能效甚至還不如 20nm,所以台積電要開發 16nmFF+)工藝生產。

聯電為了贏得在中國市場的競爭優勢,在自研 14nm 製程,同時與高通合作研發 18nm 製程。由於台灣的管制,聯電只能將落後一代的技術引入中國市場,要在這兩種製程之一在台灣投產,才能將 28nm 製程引入中國廈門工廠,聯電希望憑藉就近服務和先進製程的優勢爭取中國客戶。

中芯國際此時量產 28nm 製程無疑其直接競爭對手就是聯電,聯電去年才量產 28nm ,雙方的技術差距迅速縮小。在 40nm 上,聯電於 2009 年就開始量產,而中芯國際到 2013 年才量產 40nm,對比之下可見中芯國際技術進步之快速。

中芯國際今年第一季的財報顯示,其來自中國市場的營收佔比達到 47% 創下新高,可見中國市場正成為中芯國際的重要成長點。現在中芯國際的製程技術趕上聯電,無疑可以有效減小聯電爭取今年底在廈門廠投產 28nm 製程帶來的威脅,為去年營收負增長的中芯國際打下一劑強心劑。

高通已經答應將驍龍 410 放在中芯國際用 28nm 製程生產,其是台積電取得蘋果的處理器訂單之前的大客戶,其將部分訂單交給中芯國際也將推動中芯國際今年獲得好業績。

(本文由 雷鋒網 授權轉載) 

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