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華為打出王炸:麒麟處理器將轉單給中芯國際生產,采用7nm工藝?

2020-04-29 06:33:28 來源:互聯網 閱讀:-



上個月25日,在“華為花粉俱樂部”網站上,有個網友發了這么一則消息:據業內傳言,華為將把一部分麒麟處理器轉單給中芯國際生產,并且選擇的制程技術是中芯最新研發的N+1制程工藝。如果傳言非虛,那么華為將這么重要的手機芯片第一次交給中芯生產,對整個行業必然帶來不小的震動。

作為全球第一大晶圓代工廠,臺積電的制程技術在業內長期保持領先,因此,華為開發設計出的芯片,其中絕大部分下單給了臺積電生產,也有少部分下單給了中芯。而且,華為現在已經是臺積電第二大客戶,僅次于第一大客戶蘋果公司??梢哉f,華為對臺積電的依賴度相當高。特別在制程技術上處于業界領先且高端的芯片,華為除了找臺積電為自己代工外,似乎別無他選。

但就在上個月,外媒報道,美國可能出臺新的措施,從而限制芯片代工廠不得以美國半導體設備給華為生產芯片。另外,2019年12月便有消息傳出,美國對華為的限制可能進一步升級,美國計劃將源自美國的技術比率從25%下調至10%,根本的目的是想阻止臺積電等晶圓廠為華為生產芯片。如果美國對臺積電施以重壓,臺積電最終扛不住,停止向華為供貨芯片,是有可能的。于是,華為有必要分散風險,向中芯轉單,同時還可以幫到中芯不斷提升工藝。

中芯的技術雖然比臺積電、三星、英特爾仍有顯著的差距,但不管怎么說也是中國內地排名第一的芯片代工廠。中芯在2018年即對外公布了14nm FinFET制程工藝的研發獲得成功。接著到2020年初,中芯不負眾望,作為中國內地第一條14nm工藝產線,中芯南方已量產14nm芯片。中芯通過自主研發,從28nm直接到14nm世代跨越如此大,可說是中國半導體產業發展史上的一個奇跡。

最近幾年,中芯在工藝上突飛猛進,顯然與梁孟松分不開。據悉,梁孟松加入中芯后,為中芯引入了新的工作方法,員工每天加班8個小時,每天工作15、16個小時,上班之前,員工將手機先交出來,下班之后才領回自己的手機,日常都是在加班加點的趕進程,處理產品線的問題。梁孟松表示,這種高強度的工作方式并不是中芯獨有,是整個芯片代工行業的常態,可以說先進的制程都是通過加班加點突破出來的,臺積電與三星同樣也是三班倒才能研發出最新制程的。

據業內人士分析,中芯對高端工藝技術的布局,大致可分三個階段。第一階段,中芯利用FinFET工藝技術打造14nm芯片,目前已在量產并為公司創收;第二階段則是12nm工藝技術,用以強化第一代FinFET技術,目前已進入客戶導入階段,進展順利,預計在2020年上半年開始創收;第三階段,則是中芯研發的第二代FinFET工藝,暫定N+I和N+2工藝技術。

在14nm工藝正式量產后,中芯可謂動作不斷。繼2月18日中芯發布公告稱,過去一年里斥資6億美元向泛林集團購買用于生產晶圓的機器訂單后,近日中芯再次表示,已斥資近11億美元分別向應用材料、東京電子購買了設備。



從中芯2019年第四季財報數據可知,14nm工藝在當季營收中的貢獻占1%,表明第一代FinFET制程已經開始小批量出貨。不過,業內人士大都認為,中芯14nm產能相當有限。由此,中芯進一步擴充產能便勢在必行。繼臺積電加碼2020資本支出創新高后,中芯也大舉進行逆周期投資,自然引發業界的關注。

2月18日晚間,中芯發公告稱,已于2019年3月12日至2020年2月17日的12個月期間就機器及設備向泛林發出一系列訂單。訂單總價為億美元。3月2日,中芯再發公告稱,于2019年2月11日至2020年2月28日的12個月期間就生產晶圓所用的機器向應用材料發出一系列訂單,訂單總價為億美元。此外,中芯已于2019年3月26日至2020年2月28日的12個月期間就生產晶圓所用的機器向東京電子發出一系列訂單,訂單總價為億美元。

結合中芯國際此前財報中的說法,中芯在2019年花費至少17億美元購買半導體設備,顯然是為了擴大14nm工藝生產。再有,中芯國際在早前發行了6億美元債券,為的是獲得更多資金支持。

據中芯聯席CEO梁孟松說,來自14nm的營收將在2020年穩步增長,產能也將隨著中芯南方12英寸廠的產能增長而增長,14nm工藝以及改進了的12nm工藝月產能將在2020年3月達到4000片,7月達到9000片,真正放量會在2020年底,產能將擴大到15000片。

中芯預計,2020年資本開支為31億美元,比2019年的20億美元大幅增加50%,其中20億美元預計用于投資中芯南方的機器設備。

目前,全球擁有14nm工藝晶圓代工廠的屈指可數,包括臺積電、三星、英特爾、格芯和中芯,共5家晶圓廠商,雖然頭部玩家如三星、臺積電等都在聚焦7nm、5nm,甚至已在3nm上布局,但14nm工藝仍具有較大的市場潛力。

事實上,14nm工藝滿足于市場上絕大多數中高端芯片的制造,特別是工業、汽車、物聯網等領域,市場潛力巨大。14nm工藝主要用于制造中高端AP/SoC、GPU、ASIC、FPGA、汽車電子等半導體芯片。

英特爾的CPU,一直是以14nm工藝作為主流,產能一直滿載,并在全球主要晶圓廠擴大14nm產能;而且,在2019年第四季度,英特爾才實現10nm量產。臺積電的工藝在業界一向保持領先,但與此同時,14/16nm工藝在營收中依然占據相當高的比率,目前約占總營收的25%。三星電子在2015年宣布正式量產14nm FinFET制程,先后為蘋果和高通代工過高端手機處理器,三星14nm工藝產能市場占有率僅次于英特爾和臺積電。

據傳,華為已把14nm FinFET工藝芯片代工訂單從臺積電南京廠轉給了中芯。那么在國內自主化運動不斷迭起的浪潮下,中芯擴張14nm產能,也就勢在必行。業內人分析認為,在2020年中芯必將擴大國內晶圓代工市場的市占率。先進工藝再進一步。

除了擴大14nm工藝產能,中芯還在第二代FinFET工藝N+I和N+2進行研發與試產。據說,中芯N+1工藝在2019年第四季便進入到了NewTape-out階段,當前正處于客戶產品認證,預計2020年第四季開始小批量產。業界預計,中芯第二代FinFET制程N+l在2021年底可以量產。

中芯第二代N+1制程,實則是7nm工藝的低功耗低成本版本,N+1制程瞄準的是低功耗低成本的7nm工藝產品。與中芯自有的14nm相比,效能增加20%,功耗降低57%、邏輯面積減少63%,SoC面積減少55%,意味著晶體管密度提升了1倍。臺積電從16nm到7nm也是提升了1倍密度。中芯N+1制程的性能,比臺積電、三星等廠商的7nm工藝會低一些。通常7nm工藝會比上一代性能提升35%左右,但中芯的工藝僅提升20%,功耗卻能降低更多。

中芯第二代FinFET N+2制程,則是7nm工藝的高性能版本。在功耗上與N+1世代工藝差不多,面向的的是高性能芯片,芯片性能會提高,成本會比N+1世代高,瞄準的應用是高效能的7nm工藝產品。

值得特別一提的是,在上個月舉辦的中芯法說會上,梁孟松表示,目前中芯不計劃在N+I和N+2工藝上使用EUV光刻機,要等到設備就緒以后,N+2工藝才會轉而使用EUV光刻設備。

有業內人士稱,晶圓廠量產7nm工藝,不是非得需要EUV光刻機。臺積電第一代7nm工藝就是用DUV+多重曝光技術實現的。所謂多重曝光,簡單來說就是,上一次曝光留下的介質層是下一次曝光遮擋層的一部分。曝光次數越多,光罩成本越高,反復刻蝕良率越不好控制。EUV光刻機主要為7nm以下工藝準備,包括5nm、3nm。用EUV光刻機來做7nm,主要是出于成本和良率的考慮,而非必須要用EUV光刻機才能做7nm。

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