中芯成功發展 28 奈米 HKMG 技術,聯電中國布局壓力漸顯?

作者 | 發布日期 2016 年 02 月 18 日 17:41 | 分類 晶片 follow us in feedly
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中芯半導體被視為中國技術最先進晶圓代工廠,中芯已在 2015 年下半量產 28 奈米,正逐步追趕台灣晶圓代工二哥聯電,16 日中芯再宣布 28 奈米 HKMG 製程進入設計定案(tape-out),成為中國首家同時提供 28 奈米多晶矽(PolySiON)和 HKMG 製程的本土晶圓廠。



HKMG 製程成各大晶圓廠必爭之地

中國中芯半導體 16 日宣布 28 奈米 HKMG 製程已成功進入設計定案階段(tape-out),為中國本土晶圓廠中,首家可同時提供 28 奈米多晶矽(PolySiON)與高介電常數金屬閘極(High-K/Metal Gate,HKMG)製程的廠商。HKMG 技術較 SiON 難的多,但可較 SiON 改善驅動能力、提升晶體管的性能,同時大幅降低閘極漏電量,所形成的絕緣層氧化物厚度也較薄,進一步可降低晶體管的尺寸,在首度被採用於 45 奈米製程後,各大廠在製程優化時,都會推出 HKMG 製程。

HKMG 因流程的差異、金屬閘極在源極與汲極區之前或後形成,而分為 IBM 為首的 Gate-first 與英特爾為主的 Gate-last 兩大陣營,Gate-last 要做到與 Gate-first 管芯密度相同,需要較複雜的工序以及設計端的調整,因此台積電、格羅方德等大廠一開始都是採 Gate-first 製程,聯電則採混合式,然都遭遇到 Vt 臨界電壓難以控制,功耗暴增難解的情況,台積電在 2010 年發展 28 奈米製程毅然決然改走 Gate-last,在 2012 年,包含 HKMG 製程的 28 奈米全世代製程技術都量產,而直到 2014 年下半,聯電才推出 28 奈米 HKMG 製程。

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(Source:유전박막실험실(DTFL)

步步進逼台灣晶圓代工二哥

聯電 2009 年推出 40 奈米,中芯直至 2013 年才量產 40 奈米,到了 28 奈米製程,聯電在 2014 年第一季量產,中芯在 2015 年 8 月有高通的扶持,也宣告 28 奈米量產出貨,從三年的技術差距縮小到一年半,現在中芯推出 28 奈米 HKMG 也追上來了。

中芯在 HKMG 走的是台積電、聯電的反路,中芯在 28 奈米節點原先走 Gate-last,在 2012 年得到 IBM 的協助,簽訂合作開發協議,以 Gate-last 與 Gate-first 兼容進行技術開發,不同於先前 40 奈米的技術授權,IBM 這次協議同意中芯可就研發成果往更先進製程開發,對中芯而言無疑可進一步建立起自身的研發能力。另外,在客戶端,28 奈米除了獲高通驍龍 410 的訂單,在 HKMG 平台也得到中國大唐電信旗下聯芯的支持。

聯電率先登陸設 12 吋廠,先進優勢仍在?

中國近年積極打造自有 IC 一條龍,期望做到 2020 年 40% 核心零組件自主生產,以中國為中心的半導體群聚正在成形,聯電以參股形式率先登陸廈門設 12 吋晶圓廠,要拚 2016 年第三季投產,台積電在法規鬆綁後,也確定獨資赴南京設 12 吋廠,在 2018 年下半直接導入 16 奈米。

聯電初期登陸以 55/40 奈米切入,礙於台灣法規,赴中國設廠之製程技術需落後台灣一個世代以上(N-1),聯電目前最先進製程技術仍在 28 奈米,聯電為了加速超車,放棄 20 奈米製程,直接發展 14 奈米,但只要製程未能推進到 14 奈米,聯電在中國廠的技術也就無法導入 40 奈米以下製程,在中芯持續壯大下,以及台積電直接在中國導入 16 奈米製程,聯電壓力並不會小。

聯電在 2015 年 6 月宣布已與 ARM 合作完成 14 奈米設計定案,預計於 2016 年量產,然聯電在今年 1 月底法說會並未對 14 奈米進度多加著墨,僅強調加大對 28 奈米的布局,並持續在 28 奈米 HKMG 製程之外,再優化推出更低功耗的 28 奈米 HPCU 製程。中芯在 14 奈米則獲高通、華為以及比利時研究機構 IMEC 的撐腰,2015 年 6 月四方宣布共同成立合資公司,發展 14 奈米技術,力拚 2020 年量產。

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