半导体

中芯国际为何率先量产28nm的骁龙410?

作者:电子信息产业网来源:雷锋网发布时间:2015-08-10 21:54我要评论

中芯国际是中国大陆最强的半导体代工企业,不过它在与台湾半导体代工厂和三星半导体制造厂的竞争中一直都处于不利的地位。2014年在全球前五大半导体代 工厂中,中芯国际和格罗方德是两家营收下滑的企业,而台积电、联电和三星的营收都是同比上升的,其中一个原因正是中芯国际的工艺远远落后于另外四家企 业,28nm工艺量产拉近了与全球第 二大代工厂联电的差距,对中芯国际无疑是强心剂。

为什么是28nm?

2013年中芯国际就宣布开发28nm工艺。28nm工艺有两个方向,一个是高介电常数金属闸极(HKMG),一个是低功耗型的传统氮氧化硅(Sion),前一个技术难度要高很多。

HKMG技术是进入到28nm才开始引入的,使用这种技术可以能大幅减小栅极的漏电量,由于high-k绝缘层的等效氧化物厚度(EOT:equivalent oxide thickness)较薄,这样晶体管就能得到进一步的缩小,而管子的驱动能力也能得到有效的改善,因此28nm HKMG技术被视为半导体制造工艺的一种革命性进步。因为实现了HKMG技术,再向20nm、16nm演进就容易了。

在摩尔定律的指引下,集成电路的线宽不断缩小。按照规律,基本上是按每两年缩小至原尺寸70%%的步伐前进。比如2007年达到45nm,2009年达到32nm,2011年达到22nm。而产业界在从45/40nm向下演进时,由于32nm工艺的不成熟,而28nm引入hkmg实现了重要变革,中间跳过32nm。因此28nm这个节点非常特殊。

中芯国际在28nm工艺制程上的快速进展得到了高通的帮助,去年中国发起了对高通的反垄断调查,为了换取大陆减轻处罚高通当时做出了一系列的让步,其中之一正是与中芯国际合作研发28nm工艺。目前中芯国际生产骁龙410正是采用28nm HKMG技术,这对中芯国际来说意义重大。

全球前五大半导体代工厂,现在都怎么样了?

全球前五大半导体代工厂是台积电、联电、三星、格罗方德和中芯国际。

从技术上说台积电和三星无疑是第一集团,今年台积电的16nmFF+工艺量产落后于三星14nmFinFET,这让三星抢尽了风头。由于台积电的16nmFF+量产时间延后,这迫使去年转单台积电的苹果不得不将前期的A9处理器交给三星半导体生产以赶上今年9月份的新款iPhone上市;凭借自家14nmFinFET工艺的领先优势,三星的Exynos7420处理器成为全球安卓市场最强大的处理器,让采用这款处理器的S6 Edge大受欢迎,扭转了连续数个季度不断下滑的趋势,今年二季度其手机业务部门营业利润为2.76万亿韩元(约合23.69亿美元),是过去个季度最高的。

台积电虽然今年在工艺制程竞赛上落后三星,但是台积电的实力依然很强大。继2014年营收暴增25%%之后,今年上半年的营收依然获得了29.1%%的同比增长,原因就是三星半导体虽然技术先进,可是三星同时做手机、DRAM、CMOS、手机芯片等产品,这让IC设计企业担忧与它的同业竞争问题,而更愿意将订单交给台积电生产。苹果公司同样如此,在台积电量产16nmFF+后有望获得至少三成的A9处理器订单。

格罗方德连续数年亏损后,曾传出要出售的消息,不过似乎持有格罗方德的阿联酉阿布扎比先进技术投资公司(ATIC)并不甘心,先是向三星购买了14nm工艺技术,研发了22nm FD-SOI技术,今年并购了IBM的微电子业务,似乎打算继续在这个领域深耕。不过考虑到本文主要是谈中芯国际,格罗方德目前与中芯国际直接竞争的关系不大,不在本文深谈。

中芯国际2014年营收19.7亿美元,营收不及位居全球代工厂第二的联电的46.2亿的一半,但是由于联电已经在大陆拥有和舰科技并正在厦门投资建设12英寸半导体工厂,都在争夺大陆的客户,两家的工艺制程差距较小,与台积电和三星的工艺差距太远,故将这两家当做直接的竞争对手来谈。

中芯量产28nm工艺,为的是与联电竞争?

联电一直以来都是全球半导体代工厂二哥。虽然2012年格罗方德通过并购等方式在营收上超过了联电,但是去年联电在量产28nm工艺,28nm是前两年台积电的天下。2014年三季度为台积电提供了总营收的34%%,联电量产28nm赢得了部分客户推动营收增长10.8%%,是前五大代工厂中增长速度仅次于台积电的,并抢回了全球半导体代工厂二哥的位置。

联电早已经看中大陆市场,并在2003年就开始在大陆市场布局。受制于当时台湾当局的管制,联电曲线在苏州投资了和舰科技,目前已经将它收入旗下。不过和舰科技是8英寸半导体工厂,技术不够先进,去年底获得台湾当局批准在厦门建设更先进的12英寸晶圆厂。

大陆目前已经是全球最大的芯片采购市场,2014年大陆的采购的芯片占全球的过半份额,超过了进口石油花费的资金。大陆去年成立200亿美元芯片产业基金推动芯片产业的发展,大陆也在兴起展讯、海思、联芯、瑞芯微等芯片企业,海思的网通处理器目前正在使用台积电的16nm(这个工艺去年量产,与今年即将量产的16nmFF+不同,其应用于手机芯片的时候能效甚至还不如20nm,所以台积电要开发16nmFF+)工艺生产。

联电为了赢得在大陆市场的竞争优势,在自研14nm工艺,同时与高通合作研发18nm工艺。由于台湾当局的管制,联电只能将落后一代的技术引入大陆市场,要在这两种工艺之一在台湾投产,才能将28nm工艺引入大陆厦门工厂,联电希望凭借就近服务和先进工艺的优势争取大陆客户。

中芯国际此时量产28nm工艺无疑其直接竞争对手就是联电,联电去年才量产28nm工艺,双方的技术差距迅速缩小。在40nm工艺上,联电于2009年就开始量产,而中芯国际到2013年才量产40nm,对比之下可见中芯国际技术进步之快速。

中芯国际今年一季度的财报显示,其来自中国大陆市场的营收占比达到47%%创下新高,可见大陆市场正成为中芯国际的重要增长点。现在中芯国际的工艺技术赶上联电,无疑可以有效减小联电争取今年底在厦门厂投产28nm工艺带来的威胁,为去年营收负增长的中芯国际打下一剂强心剂。

高通已经答应了将骁龙410放在中芯国际用28nm工艺生产,其是台积电取得苹果的处理器订单之前的大客户,其将部分订单交给中芯国际将推动中芯国际今年获得好业绩。


责任编辑:闵杰
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