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12nm制程技术将是半导体芯片的二线战场

时间:2019-8-19, 来源:互联网, 资讯类别:市场分析

导读:全球晶圆代工市场,12nm的主要玩家就是台积电、格芯和三星这三家,这一点,从近两年市场推出的各种芯片也可见一斑。具备12nm制程技术能力的厂商很少,主要有台积电、格芯(原格罗方德,GF)、三星电子和联电。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发。

在半导体制造领域,10nm、7nm及更先进制程的竞争正在变得越来越不激烈,其主要原因自然是投入巨大、风险高,愿意进入的玩家越来越少,目前只剩下台积电、三星和英特尔这三家了,这里显然成为了卖方市场,从各大客户为获得足够的台积电7nm产能而争破头这一点就可见一斑。

我们知道,在中高端领域,市场上的主流制程工艺节点是22nm、16/14nm、10nm、7nm,以及今后的5nm和3nm,这些被称为主节点。而28nm、20nm、12nm、8nm等,被称为半节点,这些节点有很强的过渡属性。因此,总体来讲,它们的市场占有率相比于那些主节点要低。

而28nm和12nm相对较为特殊,28nm是因为具有绝佳的性价比,因此应用面很广,也非常成熟;而12nm是典型的中端芯片制程工艺,市场上有多家知名处理器厂商的中端产品都选用了该制程工艺,这其中尤以手机处理器为最多。

先进产能竞争不激烈,而成熟的28nm制程则已经显得有些过剩。此时,居于两者中间位置的14nm制程显然成为了当下的中坚力量,承载着市场上绝大多数中高端芯片的制造,特别是工业、汽车、物联网等,拥有庞大的市场空间,14nm制程正当其时。另一方面,中国大陆手机市场庞大,且中端和中低端占据着出货量的大头儿,这就给了中端手机处理器芯片绝佳的发展机会,相应的12nm制程技术的市场份额也就水涨船高了。目前来看,14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言,该制程也是收入的主要来源,特别是英特尔,14nm是其目前的主要制程工艺,以该公司的体量而言,其带来的收入可想而知。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说,正在开发14nm制程技术,距离量产时间也不远了。特别是中芯国际,其中14nm已经进入客户风险量产阶段,预期将在今年年底实现营收。这样,在两三年后,随着新产能的成熟,14nm制程的市场格局值得期待。目前来看,具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家,分别是:英特尔、台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际和华虹。下图所示为6家厂商的各种制程工艺量产时间,其中绿色部分为14nm的。

具备12nm制程技术能力的厂商很少,主要有台积电、格芯(原格罗方德,GF)、三星电子和联电。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发。因此,目前来看,全球晶圆代工市场,12nm的主要玩家就是台积电、格芯和三星这三家,这一点,从近两年市场推出的各种芯片也可见一斑。0112nm制程芯片

2018年8月,华为发布了中端芯片麒麟710,采用的就是12nm制程,用在了当时的中端机型、在海外被称为Mate 20 Lite上。麒麟710由Cortex A73×4+Cortex A53×4组成,CPU主频为2.2GHz,GPU为Mali-G51。

2018年5月,联发科推出了中端芯片Helio P22,采用台积电12nm FinFET工艺制造,CPU为8核A53,最高主频2.0GHz。GPU采用PowerVR GE8320,频率650MHz,最高支持1600x720(20:9)屏幕分辨率。

2018年6月,联发科推出的中端芯片Helio P60表现不凡,吸引了OPPO和vivo等国产一线手机厂商的订单,像OPPO R15、vivo X21i等机型都搭载了Helio P60处理器。这颗芯片同样是定位中端,基于12nm制程工艺,并加入了人工智能技术。

2018年7月,联发科又推出了Helio A 系列产品,并称其把高端产品功能下放到了用户基数庞大的大众市场。该系列的首款产品为Helio A22,同样采用12nm制程工艺,搭配CorePilot技术,内建主频2.0 GHz的4核Cortex–A53,以及PowerVR GE图形处理器。

在中国大陆,紫光展锐最近几年在中端和中低端市场的拓展力度也很大,并逐步扩大着市场占有率,而在即将到来的5G市场,该公司推出了春藤510,采用了台积电12nm制程工艺,同时支持SA(独立组网)和NSA(非独立组网)方式。

可见,联发科是12nm制程中端手机芯片的主要玩家,来自DIGITIMES Research的统计和分析显示,高通受中美贸易影响,预计今年第3和第4季度出货量将分别较前季减少3.8%和2.7%,高通强化自主架构芯片,第4季度占高通整体出货比重有望提升至64.6%。从目前的形势来看,华为很可能将中端机种AP转单联发科,再加上OPPO、vivo等新品也多采用联发科的AP,预计会带动后者今年第3季度AP出货量较前一季增加5.8%,其中,Cortex-A57以上平台出货比重至今年第4季度有望提升至39.2%。

除了手机处理器之外,2018年底,AMD的显卡RX 590采用了12nm制程代工生产,而这款产品的代工厂为格芯和三星两家。由于AMD与格芯的深厚关系,其很多芯片都是由格芯代工的,但随着格芯宣布退出10nm及更先进制程的研发和投入,使得AMD不得不将先进产品分给了三星和台积电代工,从而分散了格芯的订单。

而在同一时期,另一家显卡厂商NVIDIA则选择了台积电的12nm制程。

2018年8月,格芯宣布放弃7nm LP制程研发,将更多资源投入到12nm和14nm制程。

据悉,格芯制定了两条工艺路线图:一是FinFET,这方面,该公司有14LPP和新的12LPP(14LPP到7LP的过渡版本)。12LPP主要针对人工智能、虚拟现实、智能手机、网络基础设施等应用,利用了格芯在纽约萨拉托加县Fab 8的专业技术,该工厂自2016年初以来,一直在大规模量产格芯的14nm FinFET产品;二是FD-SOI,格芯目前在产的是22FDX,当客户需要时,还会发布12FDX。

由于许多连接设备既需要高度集成,又要求具有更灵活的性能和功耗,而这是FinFET难以实现的,12FDX则提供了一种替代路径,可以实现比FinFET产品功耗更低、成本更低、射频集成更优。

数据显示,格芯的12FDX制程能够以低于16nm FinFET 制程的功耗和成本,提供等同于10nm FinFET的性能,并且支持全节点缩放,使性能比FinFET 制程提升15%,功耗降低50%。而掩模成本也比10nm FinFET减少40%。

格芯的12FDX制程在号称成本、功耗等方面都优于台积电主力16nm制程的情况下,台积电推出了第四代16nm制程,也就是12nm制程,使得双方的竞争进一步加剧,而格芯12FDX的量产时间要比台积电的12nm制程晚一些,这些对于12FDX来说,在后续的市场竞争中,是个不小的考验。

目前,格芯正在大力推广其12nm制程。该公司宣布开发出了基于Arm的3D高密度测试芯片,该芯片采用GF的12nm FinFET工艺制造,采用3D的Arm网状互连技术,允许数据更直接地通往其他内核,最大限度地减少延迟。

格芯表示,他们的方法可以在每平方毫米上实现多达100万个3D连接,使其具有高度可扩展性,并有望延长12nm工艺的寿命。目前来看,相对于7nm,12nm工艺更加成熟、稳定,因此,目前在3D空间上开发芯片更容易,而不必担心如7nm制程可能带来的问题。

联电方面,该公司位于台南的Fab 12A于2002年进入量产,目前已运用14nm制程为客户代工产品。

然而,联电的14nm制程占比只有3%左右,并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关,联电重点发展特殊工艺,无论是8吋厂,还是12吋,该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上,尤其是针对物联网、5G和汽车电子这些在未来具有巨大市场和发展前景的应用领域,联电的汽车电子业务,最近几年的年增长率都超过了30%。包括RF、MEMS、LCD Driver IC、OLED Driver IC等领域。

12nm制程本来不是一个竞争激烈的领域,但随着格芯对其重视程度的提升,以及台积电的强势杀入,另外,市场需求,特别是中国大陆地区中端手机处理器需求的上涨,使得这一板块在未来的两三年很有看头。

另外,别忘了,中芯国际不仅14nm FinFET制程已进入客户风险量产阶段,而且在2019年第一季度,其12nm制程工艺开发进入客户导入阶段,第二代FinFET N+1研发取得突破,进度超过预期,同时,上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成,进入产能布建阶段。这意味着用不了多久,一个新的12nm制程玩家将杀入战团,新的竞争局面和变数值得期待。


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