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暗流涌动 晶圆市场强者生存

作者:时间:2017-12-07来源:OFweek电子工程网
编者按:目前晶圆代工市场三强分立,Intel、三星、台积电都在积极备战之中。而中国市场也是这些大佬的兵家必争之地,拥有了中国市场便拥有了全世界。晶圆市场暗流涌动,鹿死谁手犹未可知。

  目前市面上使用的芯片大多只是10nm制程,而在更小的制程中,已经又掀起了一番腥风血雨。由于制程不断微缩,传统的微影技术已经达到极限,无法解决更精密的曝光显像需求,只有改用保障更短的EUV(极紫外光刻),才能准确刻录电路图。

本文引用地址:/article/201712/372633.htm


暗流涌动 晶圆市场强者生存


  而在下一代代工之中,7nm制程预计台积电将会胜出。而在今年,被三星营收上超越,被台积电7nm制程盖过风头以及关于摩尔定律失效的声音甚嚣尘上,这也让原来的半导体制程霸主级存在Intel有些坐不住了。

  领域 激流勇进

  就在今年9月19日,沉寂多时的Intel在北京开展了一场有关制程工艺以及代工的展示活动,试图用数据向外界证明在半导体领域中,谁才是真正的王者。甚至在嘉宾演讲的PPT上,都出现了台积电以及三星的名字,这在以前是非常罕见的,不过这也证明另外两家企业已经给了Intel足够的威胁感。


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  随着AI、大数据、IoT等应用产品的爆发式发展,先进工艺芯片的需求量也在增加,而现在全球市场能够提供先进制程的晶圆厂寥寥无几,主要以Intel、三星、台积电为代表,并且先进工艺的代工利润率也是非常可观的,所以这三位玩家显然不会在这个领域中轻易退出。

  以主流先进制程的竞争来说,在2017年上半年,台积电10nm就已经开始放量增长,而在9月11日台积电在官网宣布联手ARM、Xilinx等公司发布全球首个基于7nm工艺的芯片,并将在2018年正式量产。并且据台媒报道,台积电的5nm将会在2019年进行风险试产阶段。

  细微之处 各有所长

  而在5nm以下的制程,EUV则是必备工具,三星在明年生产7nm时,将会率先采用EUV,这也让三星能够提前适应EUV,有望加快发展速度。相较之下,台积电的第一代7nm制程将仍然采用传统的浸润式微影技术,第二代才会使用EUV。


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  三星电子也表示,除了在2017年进行8nmLPP(Low Power Plus低功耗加强版)制程进行风险试产外,还将在2018年推出7nm,同时三星也表示2019年将陆续推出5、6nm制程,而在2020年将投产4nm并导入环绕式闸级架构。

  虽然目前台积电由于率先进行7nm的生产先人一步,但由于三星准备提前使用EUV技术,后续发展谁将领先,犹未可知。与此同时,AMD今年推出的Ryzen处理器更是使用了由格罗方德提供的的14nm LPP工艺。

  因此,如今Intel的处境已是群狼环饲,所有的竞争对手都在奋力追赶。不过面对这样的局面,Intel也在当时大会上给出了PTT显示,目前Intel的10nm制程依然遥遥领先于三星以及台积电。

  以10nm制程为例,Intel产品的最小栅极间距从70nm缩小至54nm,且最小金属间距从52nm缩小至36nm。尺寸的缩小使得逻辑晶体管密度可达到每平方毫米1.008亿个晶体管,是之前Intel14nm制程的2.7倍,大约是业界其他10nm制程的2倍。

  据Intel方面透露,在2015年有7套EUV系统,现在有14套,其中分别为8套NXE3300B系统和6套NXE3350B系统。不过Intel目前也表示,光刻胶暂时还不会引入EUV。

  手握利器 不惧挑战

  不过在前段时间,Intel、台积电和三星就购买了ASML生产的多达27台的3400B光刻机,要知道ASML生产的EUV3400B光刻机单台售价超过1亿欧元,而这其中订单最多的便是来自Intel,显然Intel也没有表面上那么淡定,对于这种新技术还是非常的看中。


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  EUV极紫外光刻机(图源:AMSL)

  不过制程微缩除了需要有EUV之外,也需要开发FinFET(Fin Field-Effect Transistor鳍式场效应晶体管)技术接班人。电晶体运作是靠闸级(gate)控制电流是否能够通过,不过晶片越做越小,电流通道宽度不断变窄,将难以控制电流方向,未来FinFET恐怕不敷使用,因此目前许多人认为GAAFET(Gate-all-around FET闸级全环场效电晶体)是最佳的解决方案。

  在今年稍早的时刻,三星、格芯和IBM联手,共同发布了全球首发的5nm晶圆技术,并采用EUV及GAAFET技术制作。三星预计FinFET在5nm之后将难以使用,4nm将会采用GAAFET。

  必争之地——中国市场

  既然技术有了,那么自然也得要有相应的买家。目前来看,中国市场已经成为了各大芯片巨头以及晶圆代工巨头最为重视的市场。

  据外媒报道,世界高端晶圆代工市场规模不断攀升,在2016年便达到了230亿美元,其中来自中国的消费占其中的58.5%,但是中国的晶圆厂只占全球的25%。因此,这也让所有的厂商都看到了中国庞大市场的商机。

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  根据全球芯片设备行业协会的估算,今年中国在晶圆代工领域的整体支出将从2016年的35亿美元增长到2017年的54亿美元,足足上涨了54%,到2018年时,协会预计这一数字将会进一步增长至84亿美元。

  这也让Intel意识到,只有占据了中国市场,才有可能在这场对决之中胜出,因此Intel也加快了在中国的投产速度。对于Intel而言,现在是一个关键的时间点,Intel将通过代工业务加身与中国伙伴的合作,把基于14nm和22FFL的FinFET带到中国市场。

  与Intel合作的国内厂商,展讯算是其中一个。目前展讯的SC9861G-IA和SC9853I移动AP均使用Intel的14nm低功耗平台制造而成,这两款移动AP分别于2017年3月和8月推出,同时还使用了Intel Airmont CPU架构。

  不过目前更多的客户还是掌握在台积电手中,包括高通、苹果、华为海思、NVIDIA以及联发科等。并且台积电最近也透露除了工艺晶圆的动向,台积电创始人张忠谋表示台积电将会在2020年建设2nm晶圆工厂,并且这个工厂将会设立在台湾地区。

  按照此前的预计,晶圆工厂的建设预计要花费200亿美元,有望拉动台南地区的经济发展,不过即便2020年开始建设,最早投产恐怕也要等到2023年,也就是说5年之内我们恐怕很难见到台积电的工艺处理器。

  小结

  总体来说,目前晶圆代工市场中已经出现了三强分立的局面,Intel、三星、台积电都在积极备战之中,每个玩家都想要提前拿下更小的纳米制程工艺,好占有更多的市场份额。而中国市场也是这些大佬的兵家必争之地,拥有了中国市场便拥有了全世界。晶圆市场暗流涌动,鹿死谁手犹未可知。



关键词: 晶圆 3nm

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