中芯國際；10nm以下先進工藝還有戲嗎

上周，中芯國際被美國商務部列入實體清單的消息引起軒然大波。對此，中芯國際作出了回應，經(jīng)該公司初步評估，該事項對其短期內(nèi)運營及財務狀況無重大不利影響，對10nm及以下先進工藝的研發(fā)及產(chǎn)能建設有重大不利影響，公司將持續(xù)與美國政府相關部門進行溝通，并視情況采取一切可行措施，積極尋求解決方案，力爭將不利影響降到最低。

當下，中芯國際正處在攻克先進制程（14nm~10nm之間）量產(chǎn)的重要階段，其中14nm已經(jīng)于2019年底實現(xiàn)量產(chǎn)。

在不久前11月中旬召開的2020第三財季說明會上，談到先進制程進展時，中芯國際表示：14nm良率已達業(yè)界量產(chǎn)水準，公司將持續(xù)提升產(chǎn)品和服務競爭力，引入更多國內(nèi)外客戶。第二代先進工藝技術“N+1”穩(wěn)步推進，正在做客戶產(chǎn)品驗證，已進行小量式產(chǎn)，產(chǎn)品應用主要為高性能運算。

相對第一代，第二代技術平臺以低成本、客制化為導向，第二代相較14nm性能提升20%，功率減少57%，邏輯面積減少63%，集成系統(tǒng)面積減少55%。公司正在與海內(nèi)外客戶合作10多個先進工藝流片項目，包含14nm及更先進工藝技術。

產(chǎn)能計劃方面，中芯國際一直秉持謹慎規(guī)劃原則，以市場和客戶需求為導向，統(tǒng)籌計劃與布建，先進產(chǎn)能規(guī)模相對較小，對于可能的出口管制，正與供應商積極梳理相應解決方案。

總的來說，今年的研發(fā)任務基本完成，雖然先進工藝研發(fā)取得一些成績，但距離世界一流水平還有很長的路要走。

可見，中芯國際對于被列入實體清單是有準備的，特別是進行到10nm級別制程工藝攻堅階段，更加謹慎，做好了多手應對措施。

10nm，是半導體先進制程的一道坎兒，它就像一座獨木橋，將有志于掌握最先進制程工藝的廠商阻攔在了對岸，要想過去，需要花費相當大的力氣。

在這種困難面前，有的選擇繼續(xù)前進，有的選擇停步觀望、改變策略，而一旦過了橋，到達先進制程彼岸，就可以占得先機，且可具有天時和地利優(yōu)勢，對還想過橋的競爭者產(chǎn)生先發(fā)和代次優(yōu)勢，使后來者過橋難度陡增。

更為重要的是，10nm這座橋只是一個重要的通路，在上邊停留的時間很短。

當下，具備10nm量產(chǎn)，或是有志于掌握這種能力的晶圓廠只剩下臺積電、三星、Intel和中芯國際這四家了。原本想過橋的另外幾家，因為被臺積電和三星占先，從而在市場競爭中的劣勢越來越明顯，多數(shù)選擇改變發(fā)展策略，轉(zhuǎn)而將重心放在了成熟制程工藝上。

搶先過橋

臺積電早在2013年就開始了10nm工藝的研發(fā)。而按照早期規(guī)劃，臺積電的計劃是 2016 年第四季度量產(chǎn)10nm工藝，實際量產(chǎn)時間與其規(guī)劃基本吻合，2017年初實現(xiàn)了量產(chǎn)，標志性應用就是蘋果的A11處理器，這給臺積電帶來了巨大的收益。2018年其10nm營收持續(xù)增長，并向Fab12和Fab15轉(zhuǎn)移。產(chǎn)品主要包括手機AP、基帶和ASIC。

那之后，臺積電10nm營收的比例基本持平，且相對份額不高，28nm和16nm一直是該公司收入的主要來源。

三星方面，幾乎與臺積電同步量產(chǎn)10nm制程。2015年7月，該公司旗下的制造部門Samsung Foundry的Kelvin Low 在網(wǎng)上發(fā)布了一段視頻，確認三星已經(jīng)將 10nm FinFET 工藝正式加入路線圖；2016年10月，該公司第一代10nm FinFET LPE制程大批量生產(chǎn)；2017年4月，三星第二代10nm FinFET工藝技術10LPP通過認證；2017年10月，8nm FinFET工藝技術8LPP通過認證；2017年11月，第二代10nm FinFET工藝技術量產(chǎn)。

在10nm這個節(jié)點，三星和臺積電的進度相差不大，但總體水平，臺積電仍然略勝一籌。

Intel也早就開始了10nm的研發(fā)，原計劃是在2016年量產(chǎn)，當時，EUV還不成熟，因此，Intel選擇了多重四圖案曝光（SAQP）技術，但研發(fā)過程中遭遇困難，導致10nm量產(chǎn)時間一再推遲。而從當時的情況來看，采用SAQP技術造成良率較低可能是遲遲無法規(guī)模量產(chǎn)的主要原因。

在那之后，Intel一直未對外公布10nm量產(chǎn)進度，2017年初，時任IntelCEO科再奇在美國CES展會前，宣布首顆10nm處理器Cannon Lake就緒，將迎戰(zhàn)臺積電和三星。

然而，沒過多久，Intel官方對外發(fā)布了繼承當年主打的第七代核心處理器Kaby Lake的第八代Core處理器細節(jié)，表示仍將采用14nm制程生產(chǎn)，10nm量產(chǎn)時間又被延遲了。經(jīng)過多年的周折和延遲，Intel的10nm終于在2019年底實現(xiàn)量產(chǎn)。

自2018年下半年以來，Intel在升級和建立用于生產(chǎn)10nm芯片的新生產(chǎn)線方面投入了大量資金，但要想擴大規(guī)模還需要幾年時間。在此期間，Intel必須提高其14nm芯片的產(chǎn)量。因此，傳聞它將一部分CPU轉(zhuǎn)由三星代工，希望能夠解決產(chǎn)能不足的問題。

不過，Intel對制程節(jié)點的嚴謹追求是很值得稱道的，從具體的性能指標，特別是PPA和晶體管密度來看，Intel的10nm比臺積電的10nm有優(yōu)勢。

短暫停留

目前，已經(jīng)實現(xiàn)10nm大規(guī)模量產(chǎn)的只有臺積電和三星。Intel的生產(chǎn)規(guī)模有限，不做過多評論。

不過，即使是像臺積電和三星這樣的龍頭企業(yè)，在10nm這座橋上停留的時間都比較有限。

來自臺積電的統(tǒng)計顯示，2017年，10nm營收在該公司所有制程中的占比為10%，2018年Q2，占比上升到了13%，Q3占比為6%，2018全年營收占比為11%。2019年，這一比例下降到了3%。

從上圖可以看出，過去兩年，臺積電16nm及更成熟制程工藝的營收比例變化不大，變化主要體現(xiàn)在最先進制程方面，具體就是7nm和10nm，2018年，這兩種制程的營收占比不分伯仲，而到了2019年，情況出現(xiàn)很大變化，隨著7nm的成熟和放量，一舉超越10nm，成為了營收第一主力。

還有一點：2017上半年，聯(lián)發(fā)科為了進攻高端市場，全力打造Helio曦力品牌，推出了x30處理器，工藝制程也從原先的16nm，升級到10nm，計劃交給臺積電代工生產(chǎn)。

但是，臺積電一方面要解決10nm制程良率的問題，一方面要全力供給蘋果處理器，造成聯(lián)發(fā)科x30處理器難產(chǎn)。這間接導致在華為和蘋果試水之前，幾乎沒有廠商大規(guī)模采用臺積電的10nm制程。這也成為了該公司10nm制程發(fā)展的一個障礙。

從今年的情況來看，臺積電16nm及更成熟制程工藝的營收比例變化也不會大，而5nm和7nm的占比將會進一步提升。在這樣的趨勢下，該公司在今年第二季度的營收中，沒有了10nm的蹤影。如下圖所示。

可見，今年，臺積電將重點放在了7nm和5nm上，10nm似乎是一個過渡性的制程節(jié)點，所占比重在不斷降低。

總體來看，7nm量產(chǎn)之后，臺積電就將主要資源投入在了該制程方面，10nm在比較短的時間內(nèi)，就完成了它的歷史任務。

三星方面，2017年，幾乎與臺積電同步量產(chǎn)10nm制程后，三星將大部分的高通驍龍?zhí)幚砥饔唵问罩流庀?。不過，為了趕上臺積電7nm制程量產(chǎn)的步伐，三星在10nm上花費的精力和時間也比較有限，2019年，三星的7nm制程收到了高通驍龍765的訂單。而與臺積電相似，將規(guī)劃的重點放在了未來的5nm和3nm上，10nm很可能也是匆匆走過。

結(jié)語

綜上可見，10nm成為了對最先進制程工藝有強烈渴望廠商必經(jīng)，但又難以長時間停留的窄橋，臺積電是這樣，三星也是如此，而相對來講，Intel的情況還不是很明朗，或許它能成為相反的案例。

不過，從市場傳出該公司將于明年把大量7nm和6nm芯片外包出去生產(chǎn)的消息來看，Intel似乎對10nm制程也沒有太大的信心。

如何成功邁過10nm這道坎兒，是晶圓廠必須要面對的挑戰(zhàn)，而在麻煩不斷的當下，犯錯的可能性似乎在加大，不過，誰又不會犯錯呢？

半導體行業(yè)霸主Intel犯過錯，就連山姆大叔成長史上難得一見的非“公務員”出身的、被一部分人稱為其政界“革命者”的這一屆總統(tǒng)，在疫情面前也出現(xiàn)了大昏招，不然他連任幾無懸念。

在重壓之下產(chǎn)生偏差是難免的，此時，練好內(nèi)功，做足準備，尋機應變很重要。

此處，不禁想起了愛德蒙·鄧蒂斯最后說的那句話：“人類的一切智慧是包含在這四個字里面的：‘等待’和‘希望’！”

不過，等待希望的前提是做好充足準備，并且要堅持不放棄，既不放棄事，也不放棄人。
責編AJX