[原创] 14nm代工江湖再添变数
2019-12-24
14:00:05
来源: 半导体行业观察
近些天，几家备受业界关注的晶圆厂接连曝出新闻，例如，上周末，武汉弘芯半导体为其首台高端光刻机设备进厂举行了隆重的进厂仪式。按照该公司原来的计划，是要在今年下半年实现正式投产的，该高端光刻机的入厂时间，与其投产规划基本相符。
弘芯主要聚焦成熟主流工艺和RF特种工艺，在此基础上，逐步向先进制程工艺演进。按照该公司新任CEO蒋尚义的说法，未来开展10nm及更先进的7nm、5nm等制程工艺的可能性不大，但是，进军14nm制程还是有必要的，该公司高层也做过开始研发14nm的表态，如果成真的话，将成为继中芯国际和华力微电子之后，第三家国产14nm的晶圆厂。
同样是在上周末，有外媒报道称，考虑到可能的国际贸易限制这一因素，作为台积电先进制程的重要客户，华为海思的16nm（台积电主要是16nm，这与英特尔、三星等的14nm制程处于同一代次）订单有可能受到影响。目前，海思在台积电代工生产的芯片正在加速转向7nm和5nm。
有消息称，海思的14/16nm制程芯片则开始分流至中芯国际，以降低风险。
台积电发言人也表示，正在密切关注华为海思可能受到的先进制程供货限制，目前还没有看到正式的措施。
以上新闻涉及了中国海峡两岸的三家重要晶圆代工企业，而且核心内容都是先进的14nm制程工艺。
火爆的14/16nm市场
作为业界量产化多年的制程工艺，14nm对几大半导体厂商的营收贡献巨大，典型代表就是英特尔和台积电。
由于英特尔的10nm制程延迟了多年，在今年第四季度才实现量产，所以，14nm制程一直是其CPU的主流工艺，且产能一直处于满载状态，即使是这样，其CPU在市场上依然是供不应求，目前，除了逐步扩大10nm产能之外，还在全球各地的主要晶圆厂扩大14nm产能。
台积电方面，虽然一直在业界领航最先进产能，特别是7nm，但与此同时，其14/16nm制程依然是营收的主要来源，目前约占总营收的25%。
三星方面，该公司于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程，先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。目前来看，其14nm产能市场占有率仅次于英特尔和台积电。
14/16nm之所以如此受欢迎，很重要的原因就是其可覆盖的产品线非常全，且具有一定的门槛，现阶段的竞争并不激烈，市场的整体产能供给量相对来说还是有限的。
产品线方面，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。
而谈到技术门槛，14/16nm的主要产能贡献者也就是英特尔，台积电和三星了。这里看一下它们的参数指标，英特尔于2014年发布了14nm制程，其节点每平方毫米有3750万个晶体管，台积电16nm制程节点每平方毫米约有2900万个晶体管，三星14nm节点每平方毫米约有3050万个晶体管。此外，英特尔的14nm节点栅极长度为24nm，优于台积电的33nm，也优于三星的30nm。英特尔14nm节点的鳍片高度为53nm，优于台积电的44nm，以及三星的49nm。目前，达到如此成熟量产水平的晶圆厂，很难找出第四家了。
在这三家当中，英特尔的晶圆代工业务份额很有限，其14nm全部用于自家的CPU生产。这样，只有台积电和三星的14/16nm产能主要用于晶圆代工市场。特别台积电，不只是在台湾地区本部的16nm需求旺盛，其在南京的新建16nm晶圆厂，正式投入生产一年后，就实现了盈利，可见其工艺水平之强，以及市场对14/16nm的渴求程度。
在这样的市场背景下，对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说，特别是中芯国际和华虹，正在开发14nm制程技术，未来可成长的空间很大。
变数增加
市场空间巨大，整体产能又相对吃紧，再加上一些外部因素，特别是国际贸易风险可能加大，使得全球14/16nm晶圆代工市场的变数增加了不少。
首当其冲的自然是中芯国际，据悉，2019年，中芯国际的资本支出由2018年的18亿美元提升到了22亿美元，该公司已经于近期（今年第四季度）实现了14nm制程的量产，但具体情况还没有官方消息，但据业内人士表示，其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商。
有台湾媒体报道称，中芯国际目前14nm制程的月产能为2000~3000片，因此，目前只能接收少量订单，但该公司正在加速扩产。
中芯国际14nm制程量产主要分为三个阶段：第一阶段是成本>ASP，第二阶段成本与 ASP相抵，第三阶段成本<ASP。这三个阶段需要控制产能逐步爬升，产品品类也需要慎重选择。第一阶段主要聚焦高端客户、多媒体应用等，第二阶段聚焦中低端移动应用，并且在 AI、矿机、区块链等应用有所准备。第三阶段为实现高 ASP，会发展射频应用。
显然，目前处于第一阶段，主要聚焦高端客户、多媒体应用等，目标并不是盈利，而是稳定性能，并提升良率。而在中国大陆，无论是从芯片的量，还是对先进制程的渴求程度来说，华为海思无疑是排在首位的，这也与中芯国际14nm制程量产第一阶段的目标非常吻合。如果海思来自于台积电的14/16nm制程芯片的代工，由于贸易限制的原因，产能难以保证的话，那么，现阶段开始导入中芯国际是必然的选择。
此外，华力微电子在今年年初也表示，今年年底将量产28nm HKC+制程工艺，并于2020年底量产14nm FinFET制程。
而蒋尚义加盟弘芯以后，该公司也被越来越多的业界人士关注和期待，而进军14nm制程也是其发展目标，也在一定程度上给大陆地区的先进制程发展增添了砝码。
另外，变数的增加，除了受到国际贸易风险影响之外，还与大陆晶圆厂（特别是用于先进制程的12英寸晶圆厂）的建设、投产进度有关。近几年，本土上马的晶圆厂不少，但能达到14/16nm制程量产能力的还很少，大部分还是以成熟制程工艺为发展目标，如果这些晶圆厂大都能如预期那样投产的话，会形成比较大的规模效应，在观望和对比心态的影响下，会水涨船高，成熟工艺产能的大量增加，会推动本土先进制程的研发和量产进度，以尽快在全球晶圆代工市场形成竞争力。
反之，如果上马的这些晶圆厂不能很好地实现投产的话，底层的成熟制程工艺产能就不能大量涌现，恐怕也很难促动更多的先进制程产能出现，毕竟相对于中国台湾和韩国的晶圆代工业来说，大陆无论是技术积累，还是市场规模和影响力，都处于下风，没有底层制程工艺逐步形成规模效应，只靠顶层的少量先进制程，很难在国际市场打开局面。
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