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中国IC 28纳米工艺制程发展白皮书

集成电路目前已形成了一个庞大的产业,2014年全球规模达到3331.51亿美元。中国成为集成电路产业同期发展最快的地区之一,其规模已由1997年不足世界的6‰提高到2014年的15%,产业结构也逐步由大而全的模式走向设计、制造、封装测试三业并举。
发布时间:2015-09-25 11:22        来源:赛迪顾问        作者:半导体产业研究中心分析师陈东坡

【赛迪网讯】集成电路目前已形成了一个庞大的产业,2014年全球规模达到3331.51亿美元。中国成为集成电路产业同期发展最快的地区之一,其规模已由1997年不足世界的6‰提高到2014年的15%,产业结构也逐步由大而全的模式走向设计、制造、封装测试三业并举。

集成电路产业所取得的成功主要归功于半导体制造工艺技术的不断进步,主要朝两个方向发展:晶圆尺寸不断增大,特征尺寸不断缩小。根据摩尔定律,45纳米工艺节点的下一代应该是32纳米,接下来是22纳米。然而,从45/40纳米向下演进时,中间经过32纳米很快跳跃到28纳米。因为使用基本相同的光刻设备便可以从32纳米延伸缩小至28纳米。在不增加成本的情况下,使用28纳米工艺制程可以给产品带来更加良好的性能优势。同时,当尺寸从28缩小到22/20纳米时,必须采用辅助的两次图形曝光技术,其成本约为28纳米的1.5-2倍左右,同时还导致工艺循环周期延长、良率降低。综合技术和成本等各方面因素,28纳米在未来4-5年内将作为高端主流产品的工艺节点。预计2019年至2020年,混合信号产品和图像传感器芯片也将会规模采用28纳米的工艺。

图1 纳米的性能优势

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赛迪顾问整理,2015.08

表 1 集成电路投资额估计值

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赛迪顾问整理,2015.08

台积电于2011年第四季度首先实现28纳米制程工艺量产,它是目前全球28纳米市场中的最大企业,2014年底市场份额为80%,产能达到130000片/月;三星、格罗方德、联电的产能分别达到了30000片/月、40000片/月和12000片/月。在我国,上海华力微电子于2014年12月也宣布与联发科在28纳米工艺技术和晶圆制造服务方面紧密合作;中芯国际于2015年第三季度实现28纳米工艺量产,其产能预计为16000片/月。中国集成电路产业进入28纳米工艺关键时期,国家、地方颁布多项政策支持28纳米工艺的发展。

中国28纳米工艺技术的发展除需要政策支持外,还需要在发展模式上创新。目前,IDM(Integration Device Manufacture)模式生产运营成本高,制约技术创新,同时技术进步难度大,产能和市场难以匹配。行业分工模式则导致工艺对接难度加大,Foundry的标准化工艺研发不利于满足客户特色需求;各Foundry工艺不统一增加了Fabless适配难度。上述两种模式都不利于中国28纳米工艺发展。提升中国28纳米工艺技术最快最有效的模式就是寻找业内有所长的企业,彼此以结盟或伙伴关系合作,开展联合创新,进而达到产业链各环节有效垂直地整合。

高通是第一家量产28纳米制程芯片的企业,也是少数几家能够以规模化和技术资源支持晶圆代工厂开发领先制程工艺的厂商。高通在中高端手机芯片市场具备绝对优势,2014年在智能手机领域的市场份额达到32%。中国是全球最大的智能手机市场,2014年中国手机厂商占有了全球38%的市场份额。高通和中国集成电路制造企业都有寻找合作伙伴的诉求。

高通和中国的集成电路制造企业可以在技术交流、经验分享、人才培养、市场保障四方面进行联合创新。这种创新模式是一种分工基础上全方位地深度合作,是将IC产业链中的设计企业、制造企业串联成网状的虚拟再整合,有利于IC产品在设计和工艺二维空间进行协同优化。这种创新模式加速了28纳米制程技术在中国的采用;提升了国内IC企业打造核心竞争力,进一步抢占国际市场的能力;加快了国内IC企业追赶全球先进水平的步伐;开启了国内IC企业与世界巨头进行深度合作的新篇章。同时也展示了高通深度助力中国IC工艺创新与演进,与中国集成电路产业共同成长的决心。

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