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    • 华为打出王炸:麒麟处理器将转单给中芯国际生产,采用7nm工艺?

      文/我为科技狂

      上个月25日,在“华为花粉俱乐部”网站上,有个网友发了这么一则消息:据业内传言,华为将把一部分麒麟处理器转单给中芯国际生产,并且选择的制程技术是中芯最新研发的N+1制程工艺。如果传言非虚,那么华为将这么重要的手机芯片第一次交给中芯生产,对整个行业必然带来不小的震动。

      作为全球第一大晶圆代工厂,台积电的制程技术在业内长期保持领先,因此,华为开发设计出的芯片,其中绝大部分下单给了台积电生产,也有少部分下单给了中芯。而且,华为现在已经是台积电第二大客户,仅次于第一大客户苹果公司。可以说,华为对台积电的依赖度相当高。特别在制程技术上处于业界领先且高端的芯片,华为除了找台积电为自己代工外,似乎别无他选。

      但就在上个月,外媒报道,美国可能出台新的措施,从而限制芯片代工厂不得以美国半导体设备给华为生产芯片。另外,2019年12月便有消息传出,美国对华为的限制可能进一步升级,美国计划将源自美国的技术比率从25%下调至10%,根本的目的是想阻止台积电等晶圆厂为华为生产芯片。如果美国对台积电施以重压,台积电最终扛不住,停止向华为供货芯片,是有可能的。于是,华为有必要分散风险,向中芯转单,同时还可以帮到中芯不断提升工艺。

      中芯的技术虽然比台积电、三星、英特尔仍有显著的差距,但不管怎么说也是中国内地排名第一的芯片代工厂。中芯在2018年即对外公布了14nm FinFET制程工艺的研发获得成功。接着到2020年初,中芯不负众望,作为中国内地第一条14nm工艺产线,中芯南方已量产14nm芯片。中芯通过自主研发,从28nm直接到14nm世代跨越如此大,可说是中国半导体产业发展史上的一个奇迹。

      最近几年,中芯在工艺上突飞猛进,显然与梁孟松分不开。据悉,梁孟松加入中芯后,为中芯引入了新的工作方法,员工每天加班8个小时,每天工作15、16个小时,上班之前,员工将手机先交出来,下班之后才领回自己的手机,日常都是在加班加点的赶进程,处理产品线的问题。梁孟松表示,这种高强度的工作方式并不是中芯独有,是整个芯片代工行业的常态,可以说先进的制程都是通过加班加点突破出来的,台积电与三星同样也是三班倒才能研发出最新制程的。

      据业内人士分析,中芯对高端工艺技术的布局,大致可分三个阶段。第一阶段,中芯利用FinFET工艺技术打造14nm芯片,目前已在量产并为公司创收;第二阶段则是12nm工艺技术,用以强化第一代FinFET技术,目前已进入客户导入阶段,进展顺利,预计在2020年上半年开始创收;第三阶段,则是中芯研发的第二代FinFET工艺,暂定N+I和N+2工艺技术。

      在14nm工艺正式量产后,中芯可谓动作不断。继2月18日中芯发布公告称,过去一年里斥资6亿美元向泛林集团购买用于生产晶圆的机器订单后,近日中芯再次表示,已斥资近11亿美元分别向应用材料、东京电子购买了设备。

      从中芯2019年第四季财报数据可知,14nm工艺在当季营收中的贡献占1%,表明第一代FinFET制程已经开始小批量出货。不过,业内人士大都认为,中芯14nm产能相当有限。由此,中芯进一步扩充产能便势在必行。继台积电加码2020资本支出创新高后,中芯也大举进行逆周期投资,自然引发业界的关注。

      2月18日晚间,中芯发公告称,已于2019年3月12日至2020年2月17日的12个月期间就机器及设备向泛林发出一系列订单。订单总价为6.01亿美元。3月2日,中芯再发公告称,于2019年2月11日至2020年2月28日的12个月期间就生产晶圆所用的机器向应用材料发出一系列订单,订单总价为5.43亿美元。此外,中芯已于2019年3月26日至2020年2月28日的12个月期间就生产晶圆所用的机器向东京电子发出一系列订单,订单总价为5.51亿美元。

      结合中芯国际此前财报中的说法,中芯在2019年花费至少17亿美元购买半导体设备,显然是为了扩大14nm工艺生产。再有,中芯国际在早前发行了6亿美元债券,为的是获得更多资金支持。

      据中芯联席CEO梁孟松说,来自14nm的营收将在2020年稳步增长,产能也将随着中芯南方12英寸厂的产能增长而增长,14nm工艺以及改进了的12nm工艺月产能将在2020年3月达到4000片,7月达到9000片,真正放量会在2020年底,产能将扩大到15000片。

      中芯预计,2020年资本开支为31亿美元,比2019年的20亿美元大幅增加50%,其中20亿美元预计用于投资中芯南方的机器设备。

      目前,全球拥有14nm工艺晶圆代工厂的屈指可数,包括台积电、三星、英特尔、格芯和中芯,共5家晶圆厂商,虽然头部玩家如三星、台积电等都在聚焦7nm、5nm,甚至已在3nm上布局,但14nm工艺仍具有较大的市场潜力。

      事实上,14nm工艺满足于市场上绝大多数中高端芯片的制造,特别是工业、汽车、物联网等领域,市场潜力巨大。14nm工艺主要用于制造中高端AP/SoC、GPU、ASIC、FPGA、汽车电子等半导体芯片。

      英特尔的CPU,一直是以14nm工艺作为主流,产能一直满载,并在全球主要晶圆厂扩大14nm产能;而且,在2019年第四季度,英特尔才实现10nm量产。台积电的工艺在业界一向保持领先,但与此同时,14/16nm工艺在营收中依然占据相当高的比率,目前约占总营收的25%。三星电子在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,三星14nm工艺产能市场占有率仅次于英特尔和台积电。

      据传,华为已把14nm FinFET工艺芯片代工订单从台积电南京厂转给了中芯。那么在国内自主化运动不断迭起的浪潮下,中芯扩张14nm产能,也就势在必行。业内人分析认为,在2020年中芯必将扩大国内晶圆代工市场的市占率。先进工艺再进一步。

      除了扩大14nm工艺产能,中芯还在第二代FinFET工艺N+I和N+2进行研发与试产。据说,中芯N+1工艺在2019年第四季便进入到了NewTape-out阶段,当前正处于客户产品认证,预计2020年第四季开始小批量产。业界预计,中芯第二代FinFET制程N+l在2021年底可以量产。

      中芯第二代N+1制程,实则是7nm工艺的低功耗低成本版本,N+1制程瞄准的是低功耗低成本的7nm工艺产品。与中芯自有的14nm相比,效能增加20%,功耗降低57%、逻辑面积减少63%,SoC面积减少55%,意味着晶体管密度提升了1倍。台积电从16nm到7nm也是提升了1倍密度。中芯N+1制程的性能,比台积电、三星等厂商的7nm工艺会低一些。通常7nm工艺会比上一代性能提升35%左右,但中芯的工艺仅提升20%,功耗却能降低更多。

      中芯第二代FinFET N+2制程,则是7nm工艺的高性能版本。在功耗上与N+1世代工艺差不多,面向的的是高性能芯片,芯片性能会提高,成本会比N+1世代高,瞄准的应用是高效能的7nm工艺产品。

      值得特别一提的是,在上个月举办的中芯法说会上,梁孟松表示,目前中芯不计划在N+I和N+2工艺上使用EUV光刻机,要等到设备就绪以后,N+2工艺才会转而使用EUV光刻设备。

      有业内人士称,晶圆厂量产7nm工艺,不是非得需要EUV光刻机。台积电第一代7nm工艺就是用DUV+多重曝光技术实现的。所谓多重曝光,简单来说就是,上一次曝光留下的介质层是下一次曝光遮挡层的一部分。曝光次数越多,光罩成本越高,反复刻蚀良率越不好控制。EUV光刻机主要为7nm以下工艺准备,包括5nm、3nm。用EUV光刻机来做7nm,主要是出于成本和良率的考虑,而非必须要用EUV光刻机才能做7nm。

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