（電子發(fā)燒友網(wǎng)報道 文/章鷹）2月16日，美國半導(dǎo)體協(xié)會SIA最新數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體銷售達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5559億美元，同比增長26.2%。中國仍然是最大的半導(dǎo)體市場，2021年的銷售額總額為1925億美元。同比增長27.1%，超過任何其他市場。在不少芯片大廠CEO眼里，中國是全球最大的芯片消費(fèi)市場，也是最大的芯片進(jìn)口國，每年全球芯片總產(chǎn)量的一半以上都流向中國。

圖片來自SIA

Garnter研究副總裁盛凌海對媒體表示，“當(dāng)前市場已經(jīng)由全面缺貨轉(zhuǎn)向局部缺貨?！彼赋?，當(dāng)前5G手機(jī)芯片已經(jīng)不存在缺貨現(xiàn)象，28nm工藝芯片產(chǎn)能也逐漸能夠跟上市場需求。從當(dāng)前市場上芯片缺貨的類型來看，包括PC、服務(wù)器、汽車、工業(yè)在內(nèi)的多個領(lǐng)域還存在缺貨，但缺貨程度相較于2021年已經(jīng)好轉(zhuǎn)。

2月9日，據(jù)臺灣媒體報道，業(yè)內(nèi)消息人士透露，隨著需求持續(xù)超出供應(yīng)，WiFi核心芯片的供應(yīng)緊張狀況預(yù)計在2022年不會明顯緩解，盡管供應(yīng)商正在尋求代工合作伙伴的更多產(chǎn)能支持，但是交付期將持續(xù)維持較長狀態(tài)。WiFi6/6E核心芯片大多采用28nm工藝制造。這是目前最受歡迎的制程節(jié)點(diǎn)，但供應(yīng)非常有限。在2023年更多新的28nm產(chǎn)能上線前，WiFi核心芯片的短缺預(yù)計不會得到改善。

28nm制程在業(yè)內(nèi)使用已經(jīng)超過10年，近年臺積電、聯(lián)電、中芯國際、力積電等都在28nm節(jié)點(diǎn)擴(kuò)充產(chǎn)能。圍繞28nm制程，為何受到青睞？今后擴(kuò)充產(chǎn)能，能否解決缺芯的困境？未來擴(kuò)充產(chǎn)能到位后，會否造成產(chǎn)能過剩？為了解產(chǎn)業(yè)具體的情況，筆者采訪廣東半導(dǎo)體協(xié)會常務(wù)副會長呂建新和業(yè)內(nèi)專業(yè)人士，來解讀28nm制程的最新進(jìn)展。

28nm制程節(jié)點(diǎn)發(fā)展史和應(yīng)用場景拓展

28nm制程是臺積電在2011年率先開始量產(chǎn)。開啟就具備學(xué)霸體制，這個制程是臺積電發(fā)展史上賺錢最多，稱霸時間最多的一個制程時代。2011年，高通、AMD、英偉達(dá)就率先應(yīng)用了28nm制程。GPU、圖形處理器芯片都開始使用這個制程。產(chǎn)品性能得到很大提升，這些公司賺錢很快，從此，一發(fā)不可收拾。

圖：臺積電工藝制程演進(jìn)圖，圖片來自臺積電官網(wǎng)

廣東半導(dǎo)體協(xié)會常務(wù)副會長呂建新對記者表示，28nm是中國受卡脖子中影響程度小的制程，以中芯國際為例，這家公司28納米技術(shù)于2013年第四季度推出，2015年開始進(jìn)行28nm制程量產(chǎn)，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研發(fā)，這也是中國大陸首個能夠量產(chǎn)28nm工藝的企業(yè)。這個制程對于國內(nèi)晶圓代工廠來說，他們有相對成熟經(jīng)驗(yàn)。目前國內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)也是以28nm為主。

呂建新分析說：“28nm對于中國大陸晶圓廠具有戰(zhàn)略意義。因?yàn)橐恍╆P(guān)鍵材料、設(shè)備受到地緣政治的因素，中國在14nm、7nm、5nm等高端制程上實(shí)現(xiàn)的概率低，28nm工藝是國內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)比較好的一個制程節(jié)點(diǎn)。第二，目前28nm在行業(yè)應(yīng)用的成熟程度，包括價格、良率和效率都被行業(yè)看好，比較40nm、55nm的利潤率相對高的，28nm在在性能和成本之間達(dá)到了平衡，可以說是目前晶圓工藝中最具性價比和最為主流的工藝了。三、除了高端消費(fèi)電子（手機(jī)SoC、電腦芯片、數(shù)據(jù)中心高端芯片）外，28nm制程的芯片在絕大多數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域是足夠的。

業(yè)內(nèi)專家對記者透露：28nm成為成熟制程的主流工藝節(jié)點(diǎn)，一個來自市場需求，28nm不僅僅是邏輯工藝，衍生出許多特色工藝。比如28HP，低功耗的28LP，高性能、低功耗的28HPL，高性能運(yùn)算工藝28HPM。材料上也有更多選擇，甚至有晶圓廠開出FDSOI工藝，28nm不是一個工藝，而是一個家族，可以對應(yīng)不同的應(yīng)用需求。越是成熟、越是主流的工藝平臺，都具有非常好的應(yīng)用前景。

二是來自技術(shù)驅(qū)動，28nm的下一個制程22nm，業(yè)內(nèi)都采用了華人科學(xué)家胡正明先生發(fā)明的FinFET這個結(jié)構(gòu)。22nm的工藝，基于High-K(高K)柵電介質(zhì)+Metal Gate，實(shí)現(xiàn)了在增加管線控制的同時減少漏電。目前多家芯片設(shè)計公司和主流代工廠都在投入巨資進(jìn)入28納米，進(jìn)行工藝的擴(kuò)展和研發(fā)。

三是從投資角度，目前很多產(chǎn)品都在往28nm遷移，例如，顯示驅(qū)動芯片，顯示驅(qū)動芯片是一個很大的市場，而且每年還在高速增長，消化晶圓廠很大一部分產(chǎn)能。特別是一些復(fù)雜的MCU，也開始用28nm工藝，所以28nm制程的芯片產(chǎn)品越來越多。

半導(dǎo)體行業(yè)的共識是， 28nm 芯片被視為集成電路制造能力的低端和高端之間的橋梁。除了 CPU、GPU 和 AI 芯片需要相對較高的功耗外，大多數(shù)工業(yè)級芯片組使用 28nm 或更高的芯片組，28nm制程工藝的芯片用于包括電視在內(nèi)的廣泛產(chǎn)品中，空調(diào)、汽車、高鐵、工業(yè)機(jī)器人、電梯、醫(yī)療設(shè)備、智能手環(huán)、無人機(jī)。行業(yè)觀察家預(yù)計，中國今年將在28nm 制造方面實(shí)現(xiàn)自給自足，為增加 14nm 芯片的產(chǎn)量鋪平道路。

五大晶圓廠28nm擴(kuò)產(chǎn) 三大條件成為產(chǎn)能落地關(guān)鍵

目前全球芯片代工廠商，可以分為三個級別，第一級別是兩家代工頂級廠商臺積電、三星，技術(shù)達(dá)到了5nm，今年進(jìn)入3nm。第二級別是聯(lián)電、格芯、中芯國際，技術(shù)達(dá)到14nm；第三級別是華虹、力積電等廠商，技術(shù)還只達(dá)到了28nm。目前，臺積電、三星積極爭搶先進(jìn)制程的訂單，擴(kuò)產(chǎn)也是以7nm、5nm等先進(jìn)制程為主；聯(lián)電、格芯和中芯國際，主力爭搶14-90nm訂單，擴(kuò)產(chǎn)是以28nm為主，第三級則工藝更成熟一些，爭搶90nm以上的訂單。

據(jù)Omdia數(shù)據(jù)顯示，2013年是28nm制程的普及年，2015~2016年間，28nm工藝開始大規(guī)模用于手機(jī)應(yīng)用處理器和基帶。隨著技術(shù)的成熟，28nm工藝產(chǎn)品市場需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢，并且這種高增長態(tài)勢持續(xù)到2017年。

正因?yàn)楫?dāng)時的28nm太過“誘人”，引得眾多廠商加碼布局。到了2018年，媒體報道紛紛表示，全球28nm呈現(xiàn)產(chǎn)能過剩格局，臺積電、聯(lián)電等都面臨產(chǎn)能過剩的危機(jī)。甚至，臺積電在回顧2018年Q3業(yè)績時曾表示，28nm目前全球產(chǎn)能過剩問題嚴(yán)重，未來幾年都將處于供給過剩的情況。此后，28nm產(chǎn)能開始下降。

2021年以來，隨著新冠疫情導(dǎo)致“宅經(jīng)濟(jì)”推進(jìn)，全球平板電腦、5G手機(jī)、PC等消費(fèi)電子和云服務(wù)需求猛增，新能源汽車對芯片的需求比傳統(tǒng)汽車高3-4倍，多樣化芯片需求帶來了全球的芯片的短缺。芯片代工廠的產(chǎn)能跟不上迅猛增長的需求。

為應(yīng)對芯片供應(yīng)短缺問題，芯片制造商正在積極提升產(chǎn)能，2021年，全球晶圓出貨量同比增長了14%。目前，芯片制造商著重解決尖端芯片的短缺問題，美國咨詢公司麥肯錫的數(shù)據(jù)顯示，2021年，使用40nm技術(shù)等老技術(shù)的芯片產(chǎn)能提升了4%，使用28nm技術(shù)等新技術(shù)的芯片產(chǎn)能提升了13%。

全球28nm產(chǎn)能擴(kuò)充圖

圖：電子發(fā)燒友根據(jù)公開資料制圖

28nm制程擴(kuò)產(chǎn)，晶圓廠要解決三大關(guān)鍵問題：資金、客戶和半導(dǎo)體設(shè)備的供應(yīng)情況。

從去年下半年開始，芯片代工廠新建廠房流行綁定IC客戶長約，以免新產(chǎn)能開出后，萬一大環(huán)境供過于求會無人認(rèn)領(lǐng)產(chǎn)能。此種模式的好處主要有兩點(diǎn)：一是緩解芯片代工廠擴(kuò)產(chǎn)的資金壓力，二是可以綁定客戶獲得穩(wěn)定的訂單，不用擔(dān)心產(chǎn)能閑置；對合作的IC設(shè)計客戶也是一件大有裨益的事情，能以穩(wěn)定的價格確保未來產(chǎn)能的供應(yīng)。

臺積電在2022年提出資本投資400億美元的計劃，除了在2nm、3nm、5nm和7nm的產(chǎn)能擴(kuò)充外，臺積電在日本熊本設(shè)立的28nm的12寸廠有索尼等大客戶一起擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計將在2024年底開始生產(chǎn)。此外，臺積電有望于2022年下半年開始在其南京工廠提供28nm制造服務(wù)。臺積電還計劃在中國臺灣高雄建立新工廠，其中將設(shè)立額外的7nm和28nm芯片生產(chǎn)線，計劃于2024年投產(chǎn)。

聯(lián)電拿出30多億美元擴(kuò)產(chǎn)。聯(lián)電指出，28nm制程產(chǎn)能的長期合約綁約率高達(dá)80%，即使28nm市場轉(zhuǎn)為供給過剩，公司受到影響有限。其合約客戶包括高通、三星電子、聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、瑞昱、奇景、奕力、群聯(lián)。

國內(nèi)芯片代工大廠——中芯國際今年50億美元的資本支出計劃，在12寸晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)方面，中芯國際同步啟動上海臨港、北京和深圳三弟的新廠項(xiàng)目擴(kuò)建。公司CEO趙海軍表示，新建設(shè)的產(chǎn)能中，只有保留少量是鎖定發(fā)展中的潛力客戶，其他產(chǎn)能都已經(jīng)協(xié)商好是什么平臺、技術(shù)和價位。公司也簽訂了一些長期合約LTA，并且收預(yù)付款，在客戶上，中芯國際會優(yōu)先與頭部客戶綁定。

擴(kuò)產(chǎn)當(dāng)中還有一個掣肘就是半導(dǎo)體設(shè)備的交期。設(shè)備交易過長導(dǎo)致28nm擴(kuò)產(chǎn)緩慢。據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備廠商指出，目前熱門的28nm等制程相關(guān)設(shè)備交期未見縮短，供貨商少或是精密先進(jìn)制程設(shè)備交期也長，訂單都是1年前就要一次下足，如ASML的獨(dú)家EUV設(shè)備，至少要提前2~3年就要預(yù)訂，現(xiàn)只能積極備庫存，優(yōu)化相關(guān)流程，全力縮減工作時程因應(yīng)。

目前28nm工藝平臺未來10年都有巨大的市場需求。一部手機(jī)可能用到100多顆芯片，一輛汽車可能要用到1000多顆芯片，但不是所有的芯片像處理器一樣要求又快又薄，要用到最先進(jìn)的工藝，大部分的應(yīng)用端芯片只需要成熟工藝，所以具有性價比優(yōu)勢的28nm工藝會一直存在。

警示！28nm芯片未來可能供過于求？

目前芯片的設(shè)計成本不斷上升，資料顯示，28nm芯片的平均設(shè)計成本約為3000萬美元，16nm /14nm芯片約8000萬美元，設(shè)計7nm芯片則需要2.71億美元，高昂的費(fèi)用致使只有少數(shù)IC設(shè)計公司能負(fù)擔(dān)得起轉(zhuǎn)向高級節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用。

廣東半導(dǎo)體協(xié)會常務(wù)副會長呂建新對記者表示，半導(dǎo)體領(lǐng)域從誕生以來就是一個周期性循環(huán)的產(chǎn)業(yè)，全球主要的五大晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)28nm，擴(kuò)產(chǎn)之后的過剩是必然的。中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和中國電子信息產(chǎn)業(yè)正處于一個黃金發(fā)展機(jī)遇期，國產(chǎn)28nm芯片的產(chǎn)能目前還無法支撐國內(nèi)市場需求，解決芯片短缺問題，一個可持續(xù)的出路就是擴(kuò)充產(chǎn)能。他特別強(qiáng)調(diào)，這一輪全球晶圓廠商擴(kuò)產(chǎn)，臺積電、三星、歐洲芯片公司擴(kuò)產(chǎn)以14nm之下的先進(jìn)制程為主，中國晶圓廠是以28nm及以上的成熟制程擴(kuò)產(chǎn)為主?？紤]其龐大的市場需求量，相對而言，中國市場芯片過剩問題會比其他市場少一些。

近期，聯(lián)電共同總經(jīng)理王石（Jason Wang）對媒體表示，28nm工藝細(xì)分市場可能會在2023年之后出現(xiàn)供過于求的情況?！案鶕?jù)宣布的產(chǎn)能擴(kuò)張計劃，我們確實(shí)認(rèn)為28nm的供過于求情況將在2023年之后發(fā)生。但我們?nèi)匀徽J(rèn)為，供過于求的情況將是溫和的?！?br />

中芯國際CEO趙海軍最近對媒體表示，市場擔(dān)心的潛在28nm產(chǎn)能過剩問題，可以從兩個方面思考：第一、過去沒有建置過多產(chǎn)能，現(xiàn)在公司的擴(kuò)產(chǎn)不會動搖到整個市場變成供過于求；第二，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)在很多客戶是和系統(tǒng)、整機(jī)綁在一起驗(yàn)貨。換個角度，有一大部分的零組件要求一定要在中國生產(chǎn)，因此未來可能會出現(xiàn)，有些區(qū)域確實(shí)會有供過于求，有些區(qū)域產(chǎn)能不夠。

小結(jié)：

進(jìn)入5G通信時代，各種通訊基站及設(shè)施，80%以上的芯片用量，都可以由28nm及以上制程來完成，今年熱潮的汽車電子，大部分的芯片用量也是來自14nm甚至28nm以上的技術(shù)，加上IoT市場的快速增長，28nm制程可以滿足大部分需求。

如果說，28nm的第一次熱潮是2013年到2018年，那么以2021年開啟的新半導(dǎo)體周期中，未來5年將有三家馬車驅(qū)動，5G、IoT、汽車電子都將驅(qū)動28nm芯片的應(yīng)用爆發(fā)，所以當(dāng)起始于去年擴(kuò)產(chǎn)的28nm產(chǎn)能在2023年到2024年逐步到位后， 2026年可能是這個甜蜜期的結(jié)束點(diǎn)。

本文由電子發(fā)燒友原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請注明以上來源。微信號zy1052625525。需入群交流，請?zhí)砑游⑿舉lecfans999，投稿爆料采訪需求，請發(fā)郵箱huangjingjing@elecfans.com。