國際形勢收緊，以及處在新冠疫情的當下，由于整個產業在疫情影響下導致上下游供應鏈不暢，帶來整體性的“芯片短缺”以及現在正在出現的“芯片囤積”。面對這樣的局面，這些事件都讓我們感受到了芯片產業國產化的“刻不容緩”。
此前傳出消(xiao)息(xi)，國(guo)產28nm芯(xin)片(pian)今年(nian)(nian)大(da)規(gui)模量產，而國(guo)產14nm芯(xin)片(pian)明(ming)年(nian)(nian)大(da)規(gui)模量產。這兩則消(xiao)息(xi)一出便(bian)振奮了(le)整個市場，尤其是在這個芯(xin)片(pian)短缺的節點(dian)。
國產芯片技術升級
經(jing)過多年(nian)的(de)發展(zhan)，國內目前集(ji)(ji)成電路(lu)產業(ye)(ye)正在(zai)從高速發展(zhan)階(jie)段向高質(zhi)量發展(zhan)轉型，國內代工(gong)龍頭企業(ye)(ye)已(yi)經(jing)具備14nm、28nm等工(gong)藝(yi)技術。相關數據(ju)顯(xian)示，2019年(nian)國內集(ji)(ji)成電路(lu)產業(ye)(ye)的(de)產值超過了(le)7500億人民幣(bi)，而2020年(nian)則達(da)到了(le)8848億元。在(zai)整個產業(ye)(ye)發展(zhan)中，集(ji)(ji)成電路(lu)制造行業(ye)(ye)取得(de)的(de)進步最為明顯(xian)。從5G毫米波(bo)芯片(pian)取得(de)突(tu)破(po)，打破(po)市場壟斷(duan)，到N+1工(gong)藝(yi)成功流片(pian)。
國(guo)(guo)(guo)產(chan)芯(xin)片制(zhi)造技(ji)(ji)(ji)術(shu)進步速(su)度超過預期。隨著技(ji)(ji)(ji)術(shu)水平(ping)的(de)(de)提高、集(ji)成(cheng)(cheng)電路產(chan)能向中(zhong)國(guo)(guo)(guo)大(da)陸的(de)(de)轉移(yi)，以及產(chan)業政策(ce)的(de)(de)支持(chi)，國(guo)(guo)(guo)產(chan)芯(xin)片制(zhi)造產(chan)業鏈迎來新(xin)機(ji)遇。而(er)(er)且近年來，中(zhong)國(guo)(guo)(guo)集(ji)成(cheng)(cheng)電路市場(chang)的(de)(de)迅速(su)發展推動了中(zhong)國(guo)(guo)(guo)集(ji)成(cheng)(cheng)電路領(ling)域的(de)(de)產(chan)業進步與技(ji)(ji)(ji)術(shu)革(ge)新(xin)。在技(ji)(ji)(ji)術(shu)上，國(guo)(guo)(guo)產(chan)刻蝕(shi)機(ji)、薄膜沉積等(deng)關鍵(jian)(jian)裝備實現了從無到有(you)，批量(liang)(liang)應用在大(da)生(sheng)產(chan)線上；14納米工(gong)藝(yi)研發取得突破；后道封裝集(ji)成(cheng)(cheng)技(ji)(ji)(ji)術(shu)成(cheng)(cheng)果(guo)全(quan)(quan)面實現量(liang)(liang)產(chan)；拋光劑和濺射(she)靶(ba)材等(deng)上百種(zhong)關鍵(jian)(jian)材料(liao)通過大(da)生(sheng)產(chan)線考核進入批量(liang)(liang)銷售。而(er)(er)這(zhe)些(xie)成(cheng)(cheng)果(guo)基本覆蓋(gai)了我國(guo)(guo)(guo)集(ji)成(cheng)(cheng)電路全(quan)(quan)產(chan)業鏈體系，扭轉了之前工(gong)藝(yi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)全(quan)(quan)套(tao)引(yin)進的(de)(de)被(bei)動局面。
除此之外，集(ji)成(cheng)電路產能向中(zhong)國大(da)陸(lu)(lu)轉移，為中(zhong)國大(da)陸(lu)(lu)集(ji)成(cheng)電路行(xing)業的(de)(de)發展(zhan)(zhan)提供(gong)了(le)新的(de)(de)機(ji)遇(yu)。中(zhong)國大(da)陸(lu)(lu)新增(zeng)晶圓廠的(de)(de)逐步建設完成(cheng)，為國內(nei)集(ji)成(cheng)電路行(xing)業在降低成(cheng)本、擴大(da)產能、地域便利(li)性等方面(mian)提供(gong)了(le)新的(de)(de)支持(chi)，對于(yu)集(ji)成(cheng)電路產業的(de)(de)發展(zhan)(zhan)起(qi)到了(le)促進(jin)作用(yong)。
國產 28nm 芯片大規模量產
28nm是(shi)集(ji)成(cheng)電路制造產能(neng)中劃(hua)分(fen)中低端(duan)與中高(gao)端(duan)的(de)分(fen)界線。在(zai)當前(qian)的(de)芯(xin)片種(zhong)類里，除了(le)對功(gong)耗(hao)要求比較(jiao)高(gao)的(de)CPU、GPU、AI芯(xin)片外(wai)，其余的(de)工業(ye)(ye)級芯(xin)片都(dou)是(shi)用(yong)的(de)28nm以(yi)上(shang)的(de)技(ji)術，比如(ru)電視、空(kong)調、汽(qi)車、高(gao)鐵、火(huo)箭、衛星、工業(ye)(ye)機器(qi)人、電梯、醫療(liao)設備(bei)、智能(neng)手環、無人機等(deng)。可(ke)以(yi)看見的(de)是(shi)，相比7nm和5nm這種(zhong)先(xian)進工藝制程(cheng)的(de)芯(xin)片，28nm芯(xin)片才是(shi)主(zhu)流。目(mu)前(qian)我國向(xiang)中高(gao)端(duan)邁進的(de)需求非(fei)常迫(po)切(qie)，一旦完全掌握(wo)了(le)28nm技(ji)術，就意(yi)味著市場上(shang)絕大部分(fen)的(de)芯(xin)片需求，我們都(dou)不會(hui)被(bei)卡脖子(zi)了(le)。
28nm優(you)勢明顯，成為(wei)IC工(gong)藝制程(cheng)發展的(de)關鍵(jian)節點。在成本幾乎(hu)相同(tong)的(de)情況下，使(shi)用28nm工(gong)藝制程(cheng)可以給產(chan)品帶來更加(jia)良好的(de)性能(neng)(neng)優(you)勢。例如與40nm工(gong)藝相比，28nm柵密度更高(gao)、晶體管的(de)速度提升了約50%，每次開關時能(neng)(neng)耗減少了50%。綜合考慮成本和技術因素，28nm制程(cheng)在未(wei)來很長(chang)一段時間將成為(wei)中端主流工(gong)藝節點。
而(er)且，當前國(guo)內(nei)擁有(you)28nm及(ji)以(yi)下晶圓廠(chang)的(de)企業包(bao)括(kuo)中(zhong)芯國(guo)際、上海(hai)華力微(wei)等，目前國(guo)產設備可進入28nm及(ji)以(yi)下晶圓制造(zao)產線的(de)廠(chang)商包(bao)括(kuo)華海(hai)清(qing)科、沈(shen)陽(yang)拓荊(jing)、盛美半導體、北方(fang)華創、中(zhong)微(wei)公(gong)司(si)等。
未來(lai)，在28nm芯(xin)片量產(chan)(chan)的歷(li)程中(zhong)，國(guo)產(chan)(chan)芯(xin)片還會有更多的國(guo)內(nei)廠商加入(ru)其中(zhong)。國(guo)產(chan)(chan)28nm芯(xin)片國(guo)內(nei)市(shi)場(chang)廣闊(kuo)，需求十分旺盛。目前(qian)國(guo)內(nei)的芯(xin)片制造企業(ye)們的產(chan)(chan)能(neng)已經全線利用上了，至少(shao)達(da)到了98%，這是最近5年以來(lai)，產(chan)(chan)能(neng)利用率最高(gao)的一年。
14nm布局較少
先(xian)進(jin)制程主要指 28nm 以上的(de)制程節點，主要用(yong)于高性(xing)能、低功耗(hao)的(de)應用(yong)領(ling)域，如手機(ji)、PC、IDC 等設備的(de) CPU、GPU、DRAM 等產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)品。先(xian)進(jin)制程市場占比較高，根據 IC Insights 預測(ce)，2021-2024 年全球(qiu) 20nm 及以上節點的(de)晶圓產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能占比將從(cong) 51.5%提(ti)升至 56.1%，呈現提(ti)升趨勢，然而，受地緣政治因素影響，中國(guo)大陸先(xian)進(jin)制程產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能占比極低，與全球(qiu)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能結構差(cha)異(yi)較大，若國(guo)內 14nm 產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)線貫通(tong)，國(guo)內客(ke)戶對(dui)(dui)先(xian)進(jin)制程節點的(de)需求將迅速(su)釋放(fang)，并催生新的(de)擴產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)計劃，屆時將對(dui)(dui)先(xian)進(jin)制程設備產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生廣闊需求，國(guo)內半導(dao)體(ti)設備龍頭(tou)企業(ye)將充分受益。
但是如果(guo)進入到14nm的“壁壘”，我們(men)的布局(ju)就很少了(le)，14nm 節(jie)點上，北方華創（ICP 硅刻(ke)蝕/爐管(guan)設(she)備等(deng)）、中(zhong)微公司（CCP 介質/金屬刻(ke)蝕設(she)備）、盛美上海（清洗/電(dian)鍍(du)設(she)備等(deng)）、拓荊科技（PECVD/ALD 設(she)備）、華海清科（CMP 設(she)備）等(deng)企業有產品布局(ju)。
14—28nm賽段為什么重要？
美國(guo)的(de)封鎖墻(qiang)就定在了14nm，他們(men)認為14nm是(shi)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)先進(jin)制(zhi)程和落后制(zhi)程的(de)分水(shui)嶺，升級芯(xin)(xin)(xin)片(pian)禁令后，不僅可以阻止中(zhong)(zhong)國(guo)獲得同等制(zhi)程相對先進(jin)的(de)設備(bei)，還能(neng)趁機(ji)發展本土芯(xin)(xin)(xin)片(pian)產業達(da)到(dao)與中(zhong)(zhong)國(guo)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)競(jing)爭的(de)目的(de)。彭(peng)博社的(de)報道指出，過去兩周所有(you)美國(guo)設備(bei)制(zhi)造商都(dou)收到(dao)了美國(guo)商務部的(de)信函(han)，要(yao)求它們(men)不要(yao)向中(zhong)(zhong)國(guo)大陸供應用于(yu)制(zhi)造14nm或更(geng)先進(jin)工藝(yi)的(de)設備(bei)。
但為什(shen)么說14nm就(jiu)能解決絕大多數問(wen)(wen)題？從全球芯(xin)片(pian)使用(yong)(yong)量來(lai)看，只有17%的(de)(de)(de)芯(xin)片(pian)采用(yong)(yong)了10nm及更先進(jin)制(zhi)程(cheng)，83%的(de)(de)(de)芯(xin)片(pian)都采用(yong)(yong)了14nm以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)成(cheng)熟制(zhi)程(cheng)。這其實(shi)也可以(yi)(yi)理(li)解，大部分(fen)(fen)采用(yong)(yong)先進(jin)制(zhi)程(cheng)的(de)(de)(de)設(she)備都是如手(shou)機、筆記本電腦這樣需要(yao)(yao)兼顧空間(jian)、性能和功耗(hao)的(de)(de)(de)設(she)備。手(shou)機上之(zhi)所以(yi)(yi)需要(yao)(yao)搭載(zai)新(xin)進(jin)制(zhi)程(cheng)芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)原因就(jiu)是因為手(shou)機空間(jian)十分(fen)(fen)有限，所以(yi)(yi)需要(yao)(yao)高性能芯(xin)片(pian)來(lai)解決功耗(hao)的(de)(de)(de)問(wen)(wen)題。
實際上大部分設備，例如超級計算機、物聯網設備、智能家電、新能源汽車等領域并不需要10nm及以下先進制程的芯片，相反出于成本和可靠性的考慮，選擇14nm及以上芯片才是更好的選擇。
回(hui)顧歷史，55nm芯(xin)(xin)片(pian)自(zi)誕生之日起(qi)已經過去十多(duo)年了，因(yin)此在高性能計算領(ling)域已經很難見到55nm芯(xin)(xin)片(pian)的(de)身影。但(dan)是(shi)因(yin)為長時間的(de)制造和(he)(he)(he)使(shi)用也使(shi)得55nm成為十分成熟(shu)和(he)(he)(he)可(ke)靠的(de)一個制程，因(yin)此被廣泛應用在工程機(ji)械、主板芯(xin)(xin)片(pian)、物聯網設備、汽車ECU、驅(qu)動IC等芯(xin)(xin)片(pian)領(ling)域。這(zhe)些領(ling)域由于體(ti)積和(he)(he)(he)儲能的(de)原因(yin)對于芯(xin)(xin)片(pian)的(de)散熱和(he)(he)(he)功耗并(bing)不敏感，因(yin)此55nm芯(xin)(xin)片(pian)得到了廣泛的(de)使(shi)用。
28nm芯(xin)片則被認為是(shi)成(cheng)(cheng)熟(shu)制(zhi)程和(he)先進(jin)制(zhi)程的(de)(de)(de)分水(shui)嶺。相對(dui)于55nm而言(yan)，28nm在性能(neng)和(he)功(gong)耗之間取得了(le)(le)更好的(de)(de)(de)平衡，堪稱(cheng)是(shi)最具(ju)性價比的(de)(de)(de)一代芯(xin)片。臺積電在2011年(nian)完成(cheng)(cheng)了(le)(le)28nm的(de)(de)(de)研發，中芯(xin)國際(ji)和(he)華(hua)虹宏力分別在2015年(nian)和(he)2018年(nian)攻克了(le)(le)28納米工藝。2013年(nian)iPhone5S上搭載的(de)(de)(de)蘋果A7芯(xin)片就是(shi)基于28nm工藝制(zhi)造出來的(de)(de)(de)。
NB-IoT、基(ji)帶、電視芯(xin)片等對于性能(neng)有一定的要求但(dan)更追(zhui)尋性價比的領(ling)域會選(xuan)擇28nm制程作(zuo)為解(jie)決方案。由于摩爾定律的逐漸失效，導(dao)致20nm以下的制程價格遠(yuan)遠(yuan)高出性能(neng)的提升，因此也使得28nm將擁有很長的生命周期。
