的架构、材料等。随着制程的进一步缩小，芯片制造的难度确实已经快接近理论极限了。目前，已经量产的主流先进半导体制程工艺已经来到了7nm，明年，5nm也将量产。

　　而从制程工艺的发展情况来看，一般是以28nm为分水岭，来区分先进制程和传统制程。下面，就来梳理一下业界主流先进制程工艺的发展情况。

　　由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义，所以20nm以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志，而28nm作为最具性价比的制程工艺，具有很长的生命周期。

　　在设计成本不断上升的情况下，只有少数客户能负担得起转向高级节点的费用。据Gartner统计，16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元，而28nm体硅制程器件约为3000万美元，设计7nm芯片则需要2.71亿美元。IBS的数据显示：28nm体硅器件的设计成本大致在5130万美元左右，而7nm芯片需要2.98亿美元。对于多数客户而言，转向16nm/14nm的FinFET制程太昂贵了。

　　就单位芯片成本而言贝博ballbet体育，28nm优势明显，将保持较长生命周期。一方面，相较于40nm及更早期制程，28nm工艺在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面具有明显优势。另一方面，由于16nm/14nm及更先进制程采用FinFET技术，维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大，每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程的。

　　28nm处于32nm和22nm之间，业界在更早的45nm阶段引入了high-k值绝缘层/金属栅极（HKMG）工艺，在32nm处引入了第二代 high-k 绝缘层/金属栅工艺cs硬盘版，这些为28nm的逐步成熟打下了基础。而在之后的先进工艺方面，从22nm开始采用FinFET（鳍式场效应晶体管）等。可见，28nm正好处于制程过渡的关键点上，这也是其性价比高的一个重要原因。

　　目前，行业内的28nm制程主要在台积电，GF（格芯），联电，三星和中芯国际这5家之间竞争，另外，2018年底宣布量产联发科28nm芯片的华虹旗下的华力微电子也开始加入竞争行列。

　　虽然高端市场会被 7nm、10nm以及14nm/16nm工艺占据，但40nm、28nm等并不会退出。如28nm~16nm工艺现在仍然是台积电营收的重要组成部分，特别是在中国大陆建设的代工厂，就是以16nm为主。中芯国际则在持续提高28nm良率。

　　14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASICFPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言，该制程也是收入的主要来源，特别是英特尔，14nm是其目前的主要制程工艺，以该公司的体量而言贝博ballbet体育，其带来的收入可想而知。而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，距离量产时间也不远了。

　　目前来看，具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家，分别是：英特尔、台积电、三星、格芯、联电、中芯国际和华虹。

　　同为14nm制程，由于英特尔严格追求摩尔定律，因此其制程的水平和严谨度是最高的，就目前已发布的技术来看，英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级。

　　然而，英特尔公司自己的14nm产能已经满载，因此，该公司投入15亿美元，用于扩大14nm产能，预计可在今年第3季度增加产出。其14nm制程芯片主要在美国亚利桑那州及俄勒冈的D1X晶圆厂生产，海外14nm晶圆厂是位于爱尔兰的Fab 24，目前还在升级14nm工艺。

　　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。

　　台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比，尽管它们的节点命名有所不同，三星和英特尔是14nm，台积电是16nm，但在实际制程工艺水平上处于同一世代。

　　格芯制定了两条工艺路线图：一是FinFET，这方面，该公司有14LPP和新的12LPP（14LPP到7LP的过渡版本）；二是FD-SOI，格芯目前在产的是22FDX，当客户需要时，还会发布12FDX。

　　联电方面，其14nm制程占比只有3%左右，并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关，联电重点发展特殊工艺，无论是8吋厂，还是12吋厂，该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上。

　　中芯国际方面，其14nm FinFET已进入客户试验阶段cs硬盘版，2019年第二季在上海工厂投入新设备，规划下半年进入量产阶段，未来，其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商。据悉，2019年贝博ballbet体育，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。

　　华力微电子方面，在年初的SEMICON China 2019先进制造论坛上，该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示，华力微电子今年年底将量产28nm HKC+工艺，2020年底将量产14nm FinFET工艺。

　　从目前的晶圆代工市场来看，具备12nm制程技术能力的厂商很少，主要有台积电、格芯、三星和联电。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发。因此cs硬盘版，目前来看，全球晶圆代工市场，12nm的主要玩家就是台积电、格芯和三星这三家。

　　台积电的16nm制程经历了16nm FinFET、16FF＋和16FFC三代，之后进入了第四代16nm制程技术，此时贝博ballbet体育，台积电改变策略，推出了改版制程，也就是12nm技术，用以吸引更多客户订单，从而提升12吋晶圆厂的产能利用率。因此，台积电的12nm制程就是其第四代16nm技术。

　　格芯于2018年宣布退出10nm及更先进制程的研发，这样，该公司的最先进制程就是12nm了。该公司是分两条腿走路的，即FinFET和FD-SOI，这也充分体现在了12nm制程上，在FinFET方面，该公司有12LP技术，而在FD-SOI方面，有12FDX。12LP主要针对人工智能、虚拟现实、智能手机、网络基础设施等应用，利用了格芯在纽约萨拉托加县Fab 8的专业技术，该工厂自2016年初以来，一直在大规模量产格芯的14nm FinFET产品。

　　由于许多连接设备既需要高度集成，又要求具有更灵活的性能和功耗，而这是FinFET难以实现的，12FDX则提供了一种替代路径，可以实现比FinFET产品功耗更低、成本更低、射频集成更优。

　　三星方面，其晶圆代工路线nm LPP。不过，三星的11 LPP和格芯的12nm LP其实是“师出同门”，都是对三星14nm改良的产物，晶体管密度变化不大，效能则有所增加。因此，格芯的12nm LP与三星的12nm制程有非常多的共同之处，这可能也是AMD找三星代工12nm产品的原因之一。

　　中芯国际方面，不仅14nm FinFET制程已进入客户风险量产阶段，而且在2019年第一季度，其12nm制程工艺开发进入客户导入阶段，第二代FinFET N+1研发取得突破，进度超过预期，同时，上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成，进入产能布建阶段。这意味着用不了多久，一个新的12nm制程玩家将杀入战团。

　　总的来说，台积电还是领先的，其典型产品就是2017年为苹果代工的A11处理器。而三星也紧跟步伐，在10nm这个点，双方的进度相差不大，但总体水平，台积电仍然略胜一筹。

　　今年，英特尔的老对手AMD打起了翻身仗，凭借台积电代工的7nm锐龙3000系列处理器，让AMD在CPU处理器的制程工艺上首次超越了英特尔。

　　而目前，英特尔的主流制程是14nm，不过，前不久传来消息，经过多年的攻关，该公司终于解决了10nm工艺的技术难题，已经开始量产。

　　不过，英特尔对制程节点的严谨追求是很值得称道的，从具体的性能指标贝博ballbet体育，特别是PPA和晶体管密度来看，英特尔的10nm比台积电的10nm有优势。

　　在7nm，目前只有台积电和三星两家了，而且三星的量产时间相对于台积电明显滞后，这让三星不得不越过7nm，直接上7nm EUV，这使得像苹果、华为、AMD、英伟达这样的7nm制程大客户订单，几乎都被台积电抢走了。在这种先发优势下，台积电的7nm产能已经有些应接不暇。而在7nm EUV量产方面，台积电也领先了一步，代工的华为麒麟990已经商用，三星7nm EUV代工的高通新一代处理器也在生产当中，估计很快就会面市了。

　　英特尔方面，在10nm之后，该公司称会在2021年推出7nm工艺，据悉，其7nm工艺已经走上正轨，功耗及性能看起来都非常好，根据之前的消息，7nm工艺会在2021年的数据中心GPU上首发。

　　台积电在2018年1月就开始兴建5nm晶圆厂了；除了钱、晶圆厂、光刻机之外，5nm的刻蚀机、EDA工具、客户等也已经陆续就位：

　　芯片的制造过程可以简化成用光刻机“雕刻”图案，用刻蚀机吹走/洗走多余的材料cs硬盘版。相对于光刻机，刻蚀机的研发难度要小一些，但刻蚀机也是除光刻机以外最关键的设备。目前一台刻蚀机单价在200万美元左右，一个晶圆厂需要40-50台刻蚀机。

　　国外刻蚀机设备厂商主要有应用材料（Applied Materials）、科林研发（LAM） 、东京威力科创（TEL）、日立先端（Hitach）、牛津仪器等；国内玩家则有中微半导体、北方微电子、金盛微纳科技，我们跟国外的差距没有光刻机那么大。

　　2018年12月，中微半导体的5nm等离子体刻蚀机也宣布通过台积电验证，将用于全球首条5nm制程生产线nm时代，中微半导体的刻蚀机也进入了台积电的7nm产线nm EDA工具已就位；

　　目前，全球几大EDA巨头都已经陆续推出了5nm芯片设计工具，比如在2018年10月，新思科技宣布其数字和定制设计平台通过了台积电的5nm EUV工艺技术认证。

　　CEO陈立武曾经告诉智东西，目前Cadence已经和很多合作伙伴开始了7nm、5nmcs硬盘版、甚至3nm芯片工艺制程的研究。比如今年年初，比利时公司Imec与Cadence就成功流片了首款3nm测试芯片。陈立武说，现在5nm市场是最活跃的，有很多非常积极的公司正在安排5nm相关EDA软件与设计、IP的协同。

　　不过由于芯片设计的复杂度不同，像比特大陆这种专用芯片设计起来相对容易、手机芯片次之、电脑芯片与数据中心在再次之，所以最先用上先进的工艺的往往是专用芯片而非通用芯片，比如台积电7nm的头批客户只包含了

　　平台与关键技术开发部部长夏禹此前给出的芯片工艺路线nm芯片研发进程，预计5nm芯片问世的时间点在2020年。在7nm时代，华为和台积电合作研发了3年，耗资3亿美元，才终于在2018年拿出7nm芯片设计。

　　工艺越先进，需要投入的也成本越高贝博ballbet体育，这个道理在芯片代工厂跟芯片设计商同理，5nm的设计总成本（人工与许可费）是7nm的1.5倍左右。

　　而根据台积电数据，基于5nm工艺生产的A72芯片，芯片面积缩小了1.8倍，速度提升了14.7% -17.1%。

　　以上，就业界已经量产的主流先进制程工艺的发展情况，以及相关厂商的进展进行了阐述。而更先进的5nm、3nm、2nm等还没有进入量产阶段，就不再详述了。这些制程节点已经鲜有玩家了，目前只有台积电和三星这两家，台积电称将于明年量产5nm，而三星似乎要越过5nm，直接上3nm,我们拭目以待

　　最新挑战 /

　　封装领域的技术突破，这使得从芯片到封装到系统的设计和验证EDA流程变得越来越复杂。传统的工程仿真高度依赖于包括高性能计算

　　常常用XXnm来表示，比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm++制造

　　的晶圆级封装编号：JFKJ-21-033作者：炬丰科技抽象的微电子行业已经为大批量制造实施了许多不同的晶圆级封装 (WLP) 技术，包括：UBM 沉积

　　封装基板的化学镀 Ni-P/Pd/Au编号：JFSJ-21-077作者：炬丰科技 随着便携式电子设备的普及，BGA（球栅阵列）越来越多地用于安装在高密度

　　的竞争，包括Sanyocs硬盘版、Rohm、ON、Mitsubishi、Hitachi、Atmel、HLMC以及ADI均没有在第一时间推出90nm

　　竞玩家数量的一次大衰退 /

　　技术的不断提高，晶体管的特征尺寸及刻蚀沟槽不断减小，沟槽及其侧壁的镀膜技术面临严峻的挑战，物理气相沉积（PVD

　　的应用 /

　　之战已然火花四射。从华为和苹果打响7nm旗舰手机芯片第一枪开始，7nm芯片产品已是百花齐放之势，5nm芯片也将在下半年正式首秀。这些逐渐缩小的芯片

　　之战已然火花四射 /

　　化学原理 /

　　得益于从平面型晶体管到鳍式场效应管（FinFET）的过渡，过去 10 年的芯片性能提升还算勉强。然而随着

　　不断抵近物理极限，芯片行业早已不再高声谈论摩尔定律。尽管业界对环绕栅极晶体管（GAAFET）在 3nm 及更

　　发展至今，无论是从结构和加工技术多方面都发生了很多的改进，如同Gordon E. Moore老大哥预测的一样，

　　再生晶圆服务订单 /

　　封装测试所有环节的纯国产化和自主化，并已成功量产，标志着国内SLCNANDFlash产品正式迈入24nm

　　时代。该创新技术产品有助于进一步丰富兆易创新的存储类产品线，为客户提供更优化的大容量代码存储解决方案。

　　的跟进力度往往落后于消费电子芯片。然而，恩智浦近日宣布，将在下一代高性能汽车平台中采用台积电的5纳米

　　(ST)宣布成功结合面型微加工(Surface-micromachining)和体型微加工(Bulk-micromachining)

　　含量将持续增长，尤其是动力系统、照明、主动安全和车身应用领域。新能源汽车推动汽车动力系统中

　　驾驶辅助系统(ADAS)、便利及信息娱乐系统，以及占全球汽车销售比例50%以上的新兴市场，推动全球汽车

　　也愈战愈勇、再加上国内去美国化趋势继续等五大支柱支撑下，2020年第一季景气淡季不淡的轮廓似乎日趋显著。

　　提升对于CPU性能提升影响明显 /

　　上个月在日本召开的VLSI 2019峰会上，台积电（下称TSMC）举办了一次小型的媒体会，会上他们公开了目前他们在

　　方面的进度 /

　　、Avago 三大巨头。预计随着通信升级未来两年有望正式超过100亿美元。同时应用市场决定无需60 nm线宽以下

　　梁德丰，钱省三，梁静（上海理工大学工业工程研究所/微电子发展中心，上海 200093）摘要：由于

　　设备厂加速在台布局，包括美商应材、科林研发、德商默克、日商艾尔斯（RS Technologies）及荷商艾司摩尔（ASML）等，凸显这些大厂都看好台积电技术优势，全力助攻台积电发展

　　，巩固地位 /

　　设备的预测 /

　　台积电一员大将可能加入中芯国际 /

　　展，有其他去的公司吗，应该不少吧 我们展位号是：T113 有去的记得来坐坐哈 我们公司网址

　　的进步，明年手机处理器将会进入10nm时代。高通骁龙835、联发科Helio X30、苹果A11处理器都将采用10nm

　　会给芯片成本带来多少变化? /

　　，达到高集成度，据以创造经济规模，还有媲美GaAs的高速特性。随着近来IDM大厂的投入，SiGe技术

　　刻蚀设备、清洗设备、高端PP/PVC通风柜/厨、CDS化学品集中供液系统等一站式解决方案。我们的产品广泛应用与微电子、

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　　急起直追，10纳米可望超车英特尔。随着英特尔三降资本支出、银弹资源减弱，台积电有机会进一步拉大与英特尔

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