半岛彩票很多人天天看新闻都是10nm/7nm/5nm的标题,乍一看到20nm以上的工艺难免产生轻视。其实目前来说20nm以下的先进工艺应用范围相对比较窄,除了对性能功耗比要求较高的CPU,GPU,AI加速和矿机等产品外,其他大多数产品如一般消费电子、各类电器、工业控制芯片、车载电子和驱动芯片等都没有或者很少升级到最先进的工艺。以台积电为例,其先进工艺营收虽然在不断增加,但是28nm及以上的非先进工艺的总体份额仍然占据半壁江山:
考虑到先进工艺尤其是7nm上台积电份额基本上一家独大,其他代工厂的主要营收应该都在20nm以上的工艺,换句话说非先进工艺才是当前芯片工艺市场的绝对主流。
而28nm作为先进工艺与非先进工艺的分界点,经过数年的不断完善应该属于工艺成熟度高、性能功耗比高和总体性价比高的优秀工艺。
另外不得不说的是,当前对于我国来说28nm工艺的完全去美国化也是短时间内很难完成的任务,因此必须保持清醒,脚踏实地不断投入,争取早日在国产化上找到突破。
在半导体工艺制程的发展过程中,28纳米是一个非常重要的节点,我们也把28纳米看作是先进工艺和成熟工艺的分水岭。
我们现在天天在新闻上看到的都是7nm、5nm、3nm的芯片,但28nm的性能并不差。手机上28nm的芯片,大概集中在2012-2013年。搭载在iphone 5s上的A7处理器,以及在2012年4月,高通发布的骁龙4代处理器都是28nm工艺,即使放到今天,优化做的好,日常使用也完全够用。
台积电在2011年完成了28纳米工艺的研发,中芯国际和华虹宏力分别在2015年和2018年攻克了28纳米工艺。
下图是IC insight发布的2020-2024年全球晶圆产能预测报告。可以看出19-21年以前10nm及以下占比分别为4.4%,10%,16%。并且这部分占比的玩家只有台积电和三星。在10-20nm,占比不少,玩家又多了英特尔,格罗方德,中芯国际等。
台积电和三星是追求先进制程foundry的代表,特点是高研发投入,高市场收益,所以先进产能是他们主要的盈利方向。
从应用领域来看,目前除了应用于手机,电脑的CPU,GPU,AI等芯片应用先进工艺,对我们日常生活应用的大多数产品,28纳米工艺完全可以满足,包括智能手表,中低端平板电脑等消费电子产品,电视、空调、冰箱等家用电器,再到汽车,工业等领域,28纳米的成熟工艺芯片依然是主流。
28纳米工艺依然有着广泛应用的原因是其性能在这些领域完全够用,并且其在功耗、成本,可靠性方面也有着很好的平衡。可以说,28纳米工艺在各家芯片制造厂依然是主要的盈利方向。
下图是各家foundry在成熟工艺的占比,可以看出大陆厂商只有SMIC和华虹宏力占比超过5%,分别为6%和11%。在成熟工艺的市场上,我国半导体的自给率应该在20%左右。依然有巨大的替代空间。
虽然中芯国际和华虹宏力能完成28纳米工艺的量产,但尚未完成产业链的完全国产化,落后的环节主要还是在关键设备和材料上。国内高端工艺的的市场目前我手里没有数据,但如果完成28nm全产业链的国产化,在产能充足的情况下,相信能满足国内70%-80%的芯片供应。
我国最先进的光刻机是上海微电子装备的光刻机,最高可制造90纳米工艺的芯片。我国尚未有具备28纳米制程能力的光刻机,主要在于精密光学器件的落后,目前,长春光机所,茂莱光学都在光源领域进行技术研发及探索。
如国光刻机被美国封禁,国内的芯片制造公司将失去14纳米、28纳米等工艺制备能力。
所以,在自力更生的口号产出真实的成果之前,台积电与联电等在中国大陆的工厂,会继续成为中国半导体的核心支撑。
28纳米工艺的芯片应用广泛,市场份额巨大。对我国半导体产业来说,完成28纳米全产业链的国产化,比盲目的追求先进工艺来得更有意义。
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2021年中国的晶圆代工市场,57%是台积电的,之后才是中芯国际,比例为19%,再是华虹宏力、联华电子、格芯、武汉新芯。
FinFET(FinField-Effect-Transistor,鳍式场效应晶体管)工艺,面向低功耗、大算力的终端应用市场,高资金投入、高技术壁垒,
除了华为海思等个别公司有7nm和14nm需求,其实中芯国际大多数客户的需求都集中在28nm以上。
汽车芯片、存储芯片、模拟芯片、MCU、电源管理、传感器、5G射频芯片等大部分是使用28nm及40nm制程工艺,甚至90nm工艺,而这也是中芯国际、华虹集团 订单增长的主要来源。
《2020—2024年全球晶圆产能》:未来两年,40nm以上的成熟制程占比最为稳定,尤其40nm~180nm在预测期的变化幅度仅为0.2%,预计2024年40nm以上(含180nm以上)的占比为37.1%。
上市公司华虹半导体旗下的产能只有华虹宏力,华虹宏力做模拟器件,成熟制程华虹是往特色工艺上做,比如说 PMIC(集成电源管理)芯片,功率、IGBT(绝缘栅双极晶体管);特色模拟芯片、功率器件华虹半导体专注于嵌入式非易失性存储器、功率器件、模拟、电源管理及射频等差异化工艺平台晶圆代工,现阶段 提供 1 微米至 65/55 纳米技术节点的工艺,据称已经打通14纳米工艺(有了),但良品率提升和大规模商业化爆产能还有待时日。
华虹半导体在上海金桥和张江建有三座8英寸(200mm)晶圆厂(华虹一厂、二厂及三厂),月产能约18万片;在无锡高新技术产业开发区内建有一座12英寸(300mm)晶圆厂(华虹七厂),月产能规划为4万片,2019年正式落成并迈入生产运营期。
制程工艺2022年Q155nm及65nm占华虹半导体总营收的比例为17.3%90nm及95nm占华虹半导体总营收的比例为21%0.35µm及以上制程占华虹半导体总营收的比例为39.0%
财报披露,55nm及65nm主要得益于NOR flash、CIS及逻辑产品的需求增加;90nm及95nm主要得益于其他电源管理、MCU及智能卡芯片需求增加;0.35µm及以上工艺主要得益于超级结、IGBT、通用MOSFET及其他电源管理产品需求增加。55纳米及65纳米工艺节点——用于代工制造独立式非易失性存储器、CIS(图像传感器)、逻辑与射频产品NOR flash
90纳米及95纳米工艺节点——华虹半导体用于代工制造图像传感器、智能卡芯片、MCU(微控制单元,单片机)、电源管理芯片;嵌入式非易失性存储器相关的技术平台是华虹半导体2021年主要营收来源之一,主要包括智能卡芯片和微控制器两大类芯片。嵌入式非易失性存储器是用于满足各种嵌入式系统应用程序的小型芯片。它主要用于智能卡,SIM卡,微控制器,PMIC和显示驱动器IC,用于数据加密,编程,修整,标识,编码和冗余。广泛用于消费电子、智能汽车等90纳米低功耗及超低漏电嵌入式闪存工艺平台(作为华虹半导体 0.11微米超低漏电技术的延续,有更低的功耗、成本):通用型MCU、Type-C接口控制芯片、触控芯片、智能电表控制芯 片、高可靠性汽车电子等领域,适用于物联网、可穿戴式设备、工业及汽车电子等方面的应用。微控制器的嵌入式闪存MCU手机、PC外围、遥控器(空调、电视等),至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制,家用电器(洗衣机等)、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备、电子体温计、额温枪、汽车自动导航设备、PDA、智能玩具、智能家电、医疗设备工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统、智能仪表、机电一体化产品、智能接口、消费电子、工业电子、医疗电子、汽车电子,嵌入式系统软件、家电、手机与通讯、IT与网络都有很大可能用到MCU
0.35微米工艺节点——用于制造功率分立器件概念解析(1)进行功率处理的,具有处理高电压,大电流能力的半导体器件,是功率半导体器件。功率处理,即包括变频、变压、变流、功率管理等.总而言之,功率半导体的作用是在高电压或大电流条件下,用于改变电压和频率,或将直流转换为交流,交流转换为直流等形式的电力转换,包括变频、变压、变流、功率放大和功率管理等。如,功率二极管、三极管;功率半导体(IGBT绝缘栅双极型晶体管、 MOSFET金属-氧化物半导体场效晶体管等等晶体管;SiC碳化硅功率器件;晶闸管;);防护器件;大功率模块;(2)所谓分立器件,大致是对应和针对于集成电路(芯片)而言,凡不属于半导体的集成电路范围的电子元器件,可列入分立元器件范畴分立元件是最小的元件,内部没有集成的电路结构如 电阻、电容、晶体管、 二极管、三极管分立元件 → → 分立器件敏感器件、传感器 等(3)功率半导体器件,都可看作分立器件分立器件成品:包括IGBT、MOS管【MOSFET金属-氧化物半导体场效晶体管】、瞬态抑制二极管(TVS)、快恢复二极管(FRD)、低频大功率三极管、肖特基二极管(SBD)整流器件、保护器件小信号器件(小信号二极管、三极管、稳压管等等)头豹科技创新网:小信号分立器件行业概览(中低压、高压)Mosfet金属-氧化物半导体场效应晶体管模块(组合模块,如以 各种二极管、三极管、整流器件、肖特基、IGBT 组合搭配而成的特定功能模块)等等等等模块→→模拟芯片
华虹集团上海华力上海华力现阶段拥有两座12英寸晶圆厂,合计设计月产能7.5万片,可提供65/55纳米至28/22纳米不同技术节点的芯片制造技术服务。
现阶段主要是12寸的晶圆代工业务,工艺主要在150-90nm,据称已经实现了55nm,但还在客户验证阶段,没有大规模量产。
最大的代工类型是DDIC(显示驱动芯片),另外也有CIS、MCU、E-Tag、Mini LED等工艺平台的代工能力。
28nm在性能和成本之间达到了平衡,目前晶圆工艺中最具性价比和最为主流的工艺除了高端消费电子(手机SoC、电脑芯片、数据中心高端芯片)以外,28nm制程的芯片在绝大多数的应用领域是足够的。28nm,成熟制程,主流工艺节点28nm衍生了许多特色工艺,比如 28HP,低功耗的28LP,高性能、低功耗的28HPL,高性能运算工艺28HPM。材料上也有更多选择,FDSOI技术或成中国IC崛起的唯一希望28nm是一个家族,可以对应不同的应用需求,28nm工艺平台具有非常好的应用前景。
28nm 芯片被视为集成电路制造能力的低端和高端之间的桥梁。除了 CPU、GPU 和 AI 芯片需要相对较高的功耗外,大多数工业级芯片组使用 28nm 或更高制程工艺的芯片组,28nm制程工艺的芯片用于包括电视在内的广泛产品中,空调、汽车、高铁、工业机器人、电梯、医疗设备、智能手环、无人机。
不是所有的芯片都要求又快又薄,不是所有的芯片都要用到最先进的工艺,大部分的应用端芯片只需要成熟工艺,而具有性价比优势的28nm工艺恰巧满足这些条件。
5G时代,通讯基站及设施,80%以上的芯片用量,都可以由28nm及28nm以上制程来完成汽车电子中大部分的芯片,14nm甚至28nm以上的工艺就可以满足需要有人预计,28nm芯片在现在大肆扩充的产能,大概会在2026年达到峰顶。
军工芯片:就是军工业领域的集成电路,广泛应用在军用计算机、导航、航空、航天、雷达、导弹等多个领域。细分为 传感芯片、通信芯片、控制芯片、功率芯片、存储芯片等
当前,军工芯片普遍在32纳米到90纳米制程工艺的水平,只有极少数地方会用到32纳米以内制程工艺的芯片。甚至还有大量微米级芯片。军用芯片需要经历严苛的环境考验,追求恶劣战场环境下的可靠性和稳定性。军品更看重可靠性、环境适应性及抗各种辐射干扰能力。性能、功耗、性价比,都不是军用芯片的优先需求。60 纳米级别之上的芯片制造工艺在避免射线、电磁干扰及极端物理条件方面更具有优势。军用芯片 往往 工作于 十分严酷的宇航级、军用级 环境, 环境温度极端、高辐射、高干扰,与民用级、工业级芯片所处室温等简单环境工况截然不同,军用芯片对材料的要求更为苛刻。
军用芯片和某些工业芯片,质量验收标准太高,一般的商用代工线很难满足制造要求,一般都是IDM(产业链垂直整合制造工厂,一条龙式制造)完成设计——制造——封装的全流程,成本很高,价格高,但其技术门槛高,定价权极高,毛利率非常的高。军用芯片对 电源芯片,模拟芯片,射频IC 、MCU,需求更大当然,从军民融合角度看,现在军用芯片可能也会 在保证实战使用的条件下,通过 利用 专用芯片封装技术,对一些工业级芯片或者 商业级芯片、小芯片(芯粒),进行专门的特种加固封装,以达到在恶劣战场环境下满足军事使用的要求,这属于军用领域微小尺度封装【与之对应,就是较大尺度封装,比如把商用笔记本电脑、商用平板电脑,按照军标要求,进行防爆防摔防辐射防电磁冲击防生化防尘防水防高温防低温的加固封装】。再比如,全定制集成电路、半定制集成电路【如 可编程的FPGA芯片,即 现场可编程门阵列】IGBT(绝缘栅双极型晶体管)——逆变器的核心器件,广泛应用于600V以上的变流系统,如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。高铁、电动汽车、变频空调、风力发电机等用到交流电机的场合,都用得到IGBT及配套的这类电路来控制电机。太阳能电厂、电力储能等领域,主要用IGBT进行交流电、直流电之间的转换。
不是所有的军事武器装备系统都必须用到芯片,可能用到 电子管、电真空器件的时候更多,其技术基础是无线电技术、超高频、微波等等。
——————————陆张竞扬 摩尔精英:浅谈国产模拟芯片,实力几何?来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)原创作者:杜芹
一个完整信号链的工作原理为:从传感器探测到真实世界实际信号,如声音、图像、温度、电磁波、光信号等并将这些
随着数字芯片的面积越来越小,与之配套的信号链芯片也会在更多新技术的推动下朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展。
电源管理芯片作为一种在电子设备中承担电能变换、分配和监控的芯片,存在于几乎所有的电子产品和设备中广泛运用,
其功能一般包括电压转换、电流控制、低压差稳压、电源选择、动态电压调节、电源开关时序控制、LED 驱动、LED 照明驱动等。
,目前电源管理芯片技术正朝着高效、低能耗、集成化、内核数字化、智能化方向不断发展。
中国本土芯片产能的解围纾困之战,以中芯国际(SMIC)作为排头兵再次打响。短短12个月之内,协同身后的国家力量,SMIC在北京、深圳两地,投入百亿美金,两度大幅扩增28nm及以上工艺的12英寸晶圆产能。
中国工程院院士吴汉明在3月18日SEMICON上的发言,为28nm扩增产能作注:“按照目前的速度发展,再过几年,中国芯片产能和需求的差距,至少相当于8个中芯国际现在的产能,因此必须加速扩产。”
几乎同日,拜登上任后的首次中美高官会晤,并无带来关系复苏的暖意,而产业中人也不再有“半导体禁令有望松动”的预测。和所有“荣登”美国实体名单的其他中国企业一样,SMIC的美国原材料供应商,如泛林科技(Lam Research)、应用材料(Applied Material)公司等等,都必须提前申请“许可证”,方可供货SMIC。
内外压力之下,高管风波后的SMIC,必须面对危机中的国之大任。28nm产能部署,正是SMIC突围的现实切口。
虽然仍然身在实体名单,但SMIC引进28nm设备和原材料的申请并未被美方叫停。SMIC最近确认,公司已从荷兰阿斯麦公司(ASML)采购到生产28nm晶圆的DUV光刻机,这正是28nm产能扩增最重要的设备保障。
第一,中国买家正在成为美国半导体企业“高额营收、高额投入”的重要贡献者;
第二,28nm不再被认为是事关国家安全的尖端技术,10nm成为美国划定的出口设备的红线;
第三,中国已有企业布局半导体制造链上游环节,但美国同类企业仍是包括中国在内的行业客户首选。
因此,美国在它认为需要的时候,仍然可以源头切断。即便是总部设于荷兰的阿斯麦公司,因为和美国的各种利益牵连,关键时刻也将和美国保持统一。
无论如何,28nm给SMIC留出了红线外的安全区;而更增添安全感的,还有不可忽视的本土产业链支撑:世道太平时,若是你有钱、有量,自然可以选择你的供应商;一旦遭遇封堵,“有”才能救命,“能用”才是好用。根据中国半导体行业协会的报告,历经十多年资源倾注,从上游硅片制造、光刻设备、到材料封测,再到下游IC设计,28nm制造链上已有中国企业的全面涉足——某个环节需要救急时,SMIC并非全无依仗。
对于SMIC的国内客户而言,28nm远远超越了“能用”,真正代表了先进的生产力。诚然,“先进(中高端)”还是“成熟(中低端)”,本来都是相对而言。7nm和5nm制程领先28nm数个世代,垄断了该制程的台积电,是赋能苹果、AMD、高通、博通、英伟达等顶级芯片客户的产能首选。在2020第四季度的财报上,我们清楚看到台积电的一骑绝尘:来自7nm和5nm的收入已占其5成营收(见下图)
与此对照,SMIC的大部分中国客户还在使用45nm以及更程工艺(见下图SMIC同期财报)。现实的差距,也给了SMIC现实的空间:28nm,给了SMIC主体客户足够的升级换代空间。
来自Omdia调研公司的报告,进一步揭示了28nm对于中国半导体产业的意义。该报告认为,在未来5年内,28nm技术将保持庞大的市场需求和旺盛的生命力:该工艺在成本和性能之间有高效的平衡,对于代工厂构成的资金压力也远远小于14nm及以上工艺,同时,它覆盖了从OLED驱动器、无线通讯芯片、机顶盒、智能电视、4G收发器到边缘计算、物联网应用的芯片设计需求。“除了台积电这样拥有最先进制程技术、最高利润率的代工厂,包括台联电、格芯和SMIC在内的代工厂,都选择在28nm节点上完善自己的制造工艺,并且不断在这一节点引入新的升级产品应用。”
综上所述,这就是SMIC深耕28nm的现实土壤:自己有足够的积累,国际供应链有可转圜的空间,本土产业链有临危救急的可能,市场上也有大批等待工艺升级的需求,而竞争对手正流连于远方的“奶与蜜之地”——把握住现在,未来会来。
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很多人张口就来,28纳米的代表CPU是i72700k.到现在还是主流水平,这个水平的制程,足以解决我国的军事,工业,生活控制的所有芯片需求