晶圓代工三巨頭的7nm戰(zhàn)略分析


半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)ICinsights 于2017 年3 月3 日公告中指出,2017 年有11 家半導(dǎo)體廠資本支出預(yù)算超過(guò)10 億美元,占全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總合的78%。而2013 年,全球僅有8 家半導(dǎo)體廠資本支出預(yù)算超過(guò)10 億美元水平。前十大廠有兩家今年資本支出成長(zhǎng)在兩成以上,分別是英特爾的25% 與格芯的33%。

英特爾的做法

為了進(jìn)一步發(fā)展生產(chǎn)制程,英特爾將在2017 年建立一座7 納米制程的實(shí)驗(yàn)工廠。該實(shí)驗(yàn)工廠將會(huì)測(cè)試7 納米芯片生產(chǎn)制程。不過(guò),雖然英特爾并未提及會(huì)在何時(shí)開始這種制程芯片的量產(chǎn),外界認(rèn)為至少在未來(lái)2 到3 年內(nèi)不會(huì)實(shí)現(xiàn)。

英特爾表示,7 納米制程將為芯片帶來(lái)更大的設(shè)計(jì)變化,使其體積變得更小,也更為節(jié)能。英特爾計(jì)劃使用奇特的III-V 材料(比如氮化鎵)來(lái)進(jìn)行芯片生產(chǎn),在提高性能速度的同時(shí)也達(dá)到更長(zhǎng)續(xù)航能力。同時(shí),他們將會(huì)在生產(chǎn)中引入極紫外線(EUV)工具,來(lái)協(xié)助進(jìn)行更精細(xì)的功能蝕刻過(guò)程。

按照英特爾原來(lái)的「制程、架構(gòu)、優(yōu)化」等三步驟規(guī)劃,7 納米制程的處理器原本最快應(yīng)在2020 年出樣、2021 年發(fā)貨。事實(shí)上,根據(jù)業(yè)內(nèi)推測(cè),這些7 納米的處理器不太可能在6 到7 年內(nèi)問(wèn)世。

格羅方德的做法

格羅方德去年因產(chǎn)能閑置,資本支出大減62%。格羅方德已決定跳過(guò)10 納米,直接挑戰(zhàn)7 納米制程,預(yù)料今年多數(shù)資本支出將用于采購(gòu)新設(shè)備與技術(shù)研發(fā)。

此外,格羅方德在發(fā)展7 納米的同時(shí)把注意力放到實(shí)際應(yīng)用上:22 納米FD-SOI(全耗盡型絕緣層覆矽)制程生產(chǎn)線,產(chǎn)品將能廣泛運(yùn)用于行動(dòng)裝置、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等領(lǐng)域。

在物聯(lián)網(wǎng)浪潮下,F(xiàn)D-SOI 技術(shù)也日漸受到重視。與FinFET 相比,F(xiàn)D-SOI 基板雖然較貴,但在掩模數(shù)量與制程比FinFET 要少一些,降低部分光罩成本也縮減了制造時(shí)間,在技術(shù)上比FinFET 更適合類比/混合訊號(hào)以及RF ,F(xiàn)D-SOI 還具備了低功耗的優(yōu)勢(shì),因此,不少人認(rèn)為FD-SOI 將是物聯(lián)網(wǎng)較佳選擇,或能與FinFET 互補(bǔ)。

該企業(yè)2015 年推出22 納米FD-SOI 平臺(tái)后,去年9 月進(jìn)一步發(fā)表新12 納米FD-SOI 技術(shù)。新一代12 納米FD-SOI 產(chǎn)品,估計(jì)2018 年底將于德國(guó)Dresden Fab 1 投產(chǎn),2019 年將22 納米FD-SOI 生產(chǎn)重心轉(zhuǎn)移至成都新廠。

臺(tái)積電和三星的做法

在2017 年ISSCC(International Solid-State Circuits Conference,國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì))上,臺(tái)積電5 篇論文獲選(美國(guó)臺(tái)積電1 篇),2 篇論文為類比電路領(lǐng)域,記憶體電路設(shè)計(jì)則有3 篇。

業(yè)界認(rèn)為,臺(tái)積電將領(lǐng)先業(yè)界在大會(huì)上發(fā)表7 納米FinFET 技術(shù)。揭示迄今最小位元數(shù)SRAM 在7 納米FinFET 的應(yīng)用,驗(yàn)證0.027μm2 256 Mbit SRAM 測(cè)試芯片在7 納米制程下,能大幅提升手機(jī)、平板電腦中央處理芯片運(yùn)算速度,同時(shí)滿足低功率需求。

臺(tái)積電、三星通常以SRAM、DRAM 來(lái)練兵,先從記憶體下手,當(dāng)良品率提升到一定程度再導(dǎo)入邏輯產(chǎn)品。臺(tái)積電先前預(yù)估10 納米年底量產(chǎn)、7 納米最快2018 年第一季生產(chǎn)。

三星在10 月初搶先臺(tái)積電宣布10 納米量產(chǎn),市場(chǎng)近期傳出臺(tái)積電7 納米最快在明年2017 就可試產(chǎn),4 月接單。三星在7 納米就引進(jìn)極紫外光微影設(shè)備,并預(yù)計(jì)2017 年年底7 納米量產(chǎn)