國際形勢收緊，以及處在新冠疫情的當下，由于整個產(chǎn)業(yè)在疫情影響下導致上下游供應鏈不暢，帶來整體性的“芯片短缺”以及現(xiàn)在正在出現(xiàn)的“芯片囤積”。面對這樣的局面，這些事件都讓我們感受到了芯片產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的“刻不容緩”。
此前傳出消息，國產(chǎn)28nm芯片今年大規(guī)模量產(chǎn)，而國產(chǎn)14nm芯片明年大規(guī)模量產(chǎn)。這兩則消息一出便振奮了整個市場，尤其是在這個芯片短缺的節(jié)點。
國產(chǎn)芯片技術升級
經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)目前集成電路產(chǎn)業(yè)正在從高速發(fā)展階段向高質量發(fā)展轉型，國內(nèi)代工龍頭企業(yè)已經(jīng)具備14nm、28nm等工藝技術。相關數(shù)據(jù)顯示，2019年國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值超過了7500億人民幣，而2020年則達到了8848億元。在整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，集成電路制造行業(yè)取得的進步最為明顯。從5G毫米波芯片取得突破，打破市場壟斷，到N+1工藝成功流片。
國產(chǎn)芯片制造技術進步速度超過預期。隨著技術水平的提高、集成電路產(chǎn)能向中國大陸的轉移，以及產(chǎn)業(yè)政策的支持，國產(chǎn)芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈迎來新機遇。而且近年來，中國集成電路市場的迅速發(fā)展推動了中國集成電路領域的產(chǎn)業(yè)進步與技術革新。在技術上，國產(chǎn)刻蝕機、薄膜沉積等關鍵裝備實現(xiàn)了從無到有，批量應用在大生產(chǎn)線上；14納米工藝研發(fā)取得突破；后道封裝集成技術成果全面實現(xiàn)量產(chǎn)；拋光劑和濺射靶材等上百種關鍵材料通過大生產(chǎn)線考核進入批量銷售。而這些成果基本覆蓋了我國集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈體系，扭轉了之前工藝技術全套引進的被動局面。
除此之外，集成電路產(chǎn)能向中國大陸轉移，為中國大陸集成電路行業(yè)的發(fā)展提供了新的機遇。中國大陸新增晶圓廠的逐步建設完成，為國內(nèi)集成電路行業(yè)在降低成本、擴大產(chǎn)能、地域便利性等方面提供了新的支持，對于集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了促進作用。
國產(chǎn) 28nm 芯片大規(guī)模量產(chǎn)
28nm是集成電路制造產(chǎn)能中劃分中低端與中高端的分界線。在當前的芯片種類里，除了對功耗要求比較高的CPU、GPU、AI芯片外，其余的工業(yè)級芯片都是用的28nm以上的技術，比如電視、空調(diào)、汽車、高鐵、火箭、衛(wèi)星、工業(yè)機器人、電梯、醫(yī)療設備、智能手環(huán)、無人機等。可以看見的是，相比7nm和5nm這種先進工藝制程的芯片，28nm芯片才是主流。目前我國向中高端邁進的需求非常迫切，一旦完全掌握了28nm技術，就意味著市場上絕大部分的芯片需求，我們都不會被卡脖子了。
28nm優(yōu)勢明顯，成為IC工藝制程發(fā)展的關鍵節(jié)點。在成本幾乎相同的情況下，使用28nm工藝制程可以給產(chǎn)品帶來更加良好的性能優(yōu)勢。例如與40nm工藝相比，28nm柵密度更高、晶體管的速度提升了約50%，每次開關時能耗減少了50%。綜合考慮成本和技術因素，28nm制程在未來很長一段時間將成為中端主流工藝節(jié)點。
而且，當前國內(nèi)擁有28nm及以下晶圓廠的企業(yè)包括中芯國際、上海華力微等，目前國產(chǎn)設備可進入28nm及以下晶圓制造產(chǎn)線的廠商包括華海清科、沈陽拓荊、盛美半導體、北方華創(chuàng)、中微公司等。
未來，在28nm芯片量產(chǎn)的歷程中，國產(chǎn)芯片還會有更多的國內(nèi)廠商加入其中。國產(chǎn)28nm芯片國內(nèi)市場廣闊，需求十分旺盛。目前國內(nèi)的芯片制造企業(yè)們的產(chǎn)能已經(jīng)全線利用上了，至少達到了98%，這是最近5年以來，產(chǎn)能利用率最高的一年。
14nm布局較少
先進制程主要指 28nm 以上的制程節(jié)點，主要用于高性能、低功耗的應用領域，如手機、PC、IDC 等設備的 CPU、GPU、DRAM 等產(chǎn)品。先進制程市場占比較高，根據(jù) IC Insights 預測，2021-2024 年全球 20nm 及以上節(jié)點的晶圓產(chǎn)能占比將從 51.5%提升至 56.1%，呈現(xiàn)提升趨勢，然而，受地緣政治因素影響，中國大陸先進制程產(chǎn)能占比極低，與全球產(chǎn)能結構差異較大，若國內(nèi) 14nm 產(chǎn)線貫通，國內(nèi)客戶對先進制程節(jié)點的需求將迅速釋放，并催生新的擴產(chǎn)計劃，屆時將對先進制程設備產(chǎn)生廣闊需求，國內(nèi)半導體設備龍頭企業(yè)將充分受益。
但是如果進入到14nm的“壁壘”，我們的布局就很少了，14nm 節(jié)點上，北方華創(chuàng)（ICP 硅刻蝕/爐管設備等）、中微公司（CCP 介質/金屬刻蝕設備）、盛美上海（清洗/電鍍設備等）、拓荊科技（PECVD/ALD 設備）、華海清科（CMP 設備）等企業(yè)有產(chǎn)品布局。
14—28nm賽段為什么重要？
美國的封鎖墻就定在了14nm，他們認為14nm是芯片先進制程和落后制程的分水嶺，升級芯片禁令后，不僅可以阻止中國獲得同等制程相對先進的設備，還能趁機發(fā)展本土芯片產(chǎn)業(yè)達到與中國芯片競爭的目的。彭博社的報道指出，過去兩周所有美國設備制造商都收到了美國商務部的信函，要求它們不要向中國大陸供應用于制造14nm或更先進工藝的設備。
但為什么說14nm就能解決絕大多數(shù)問題？從全球芯片使用量來看，只有17%的芯片采用了10nm及更先進制程，83%的芯片都采用了14nm以上的成熟制程。這其實也可以理解，大部分采用先進制程的設備都是如手機、筆記本電腦這樣需要兼顧空間、性能和功耗的設備。手機上之所以需要搭載新進制程芯片的原因就是因為手機空間十分有限，所以需要高性能芯片來解決功耗的問題。
實際上大部分設備，例如超級計算機、物聯(lián)網(wǎng)設備、智能家電、新能源汽車等領域并不需要10nm及以下先進制程的芯片，相反出于成本和可靠性的考慮，選擇14nm及以上芯片才是更好的選擇。
回顧歷史，55nm芯片自誕生之日起已經(jīng)過去十多年了，因此在高性能計算領域已經(jīng)很難見到55nm芯片的身影。但是因為長時間的制造和使用也使得55nm成為十分成熟和可靠的一個制程，因此被廣泛應用在工程機械、主板芯片、物聯(lián)網(wǎng)設備、汽車ECU、驅動IC等芯片領域。這些領域由于體積和儲能的原因對于芯片的散熱和功耗并不敏感，因此55nm芯片得到了廣泛的使用。
28nm芯片則被認為是成熟制程和先進制程的分水嶺。相對于55nm而言，28nm在性能和功耗之間取得了更好的平衡，堪稱是最具性價比的一代芯片。臺積電在2011年完成了28nm的研發(fā)，中芯國際和華虹宏力分別在2015年和2018年攻克了28納米工藝。2013年iPhone5S上搭載的蘋果A7芯片就是基于28nm工藝制造出來的。
NB-IoT、基帶、電視芯片等對于性能有一定的要求但更追尋性價比的領域會選擇28nm制程作為解決方案。由于摩爾定律的逐漸失效，導致20nm以下的制程價格遠遠高出性能的提升，因此也使得28nm將擁有很長的生命周期。
