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这篇报道除了透露华为要自建芯片工场外,还透漏了3个时间节点,芯片制造厂最初将试产低端的45纳米芯片,明年年底之前开始生产更先进的28纳米芯片,2022年底前生产20纳米芯片。
截至发文前,华为与上海集成电路研发中心都拒绝回答相关传言,但是微博上的相关讨论却越来越多。
有网友认为起点是45nm芯片,然后逐步突破,这才是一步一个脚印的实干家应有的姿态,在没有技术积累的情况下,起步就上最先进的制程,只能自欺欺人,以失败告终。
也有网友给出了国产芯片生产线的突破建议。
不过也有网友质疑现在台积电、三星都在生产7nm,5nm了,生产45nm会不会太落后?
如果手机用 45nm 的芯片,那肯定是要担心竞争力的。 但45nm 、 28nm 、 20nm 的芯片并不是主要应用在手机上的。
从下图可以看,芯片根据工艺节点分为传统工艺、成熟工艺、先进工艺,45nm属于成熟工艺,28nm及以上属于先进工艺,也可以简单以 28nm 为分界线,分成高端芯片和中低端芯片。
在我们的生活中,旗舰手机、计算机 CPU 这类设备必须要追求最先进、最高端的芯片,因为更先进的工艺意味着更强的性能和更有效的功耗控制。
但是生活中需要使用芯片的设备不只有手机、计算机,中低端的芯片虽然在手机上没有什么活路,但是在其他设备上照样能打下一片天。
从上图可以看出,目前全球代工厂收入占比较大的节点,有很大一部分是传统工艺和成熟工艺。
先进工艺和成熟工艺不可或缺,先进工艺的运算速度更快,功耗更低,体积更小,但是成熟工艺可靠性更高,性价比更高。
成熟工艺主要应用领域包含模拟芯片、RF芯片、图像传感器、高压芯片、功率器件等等。
举个例子,大家提起华为相关芯片,第一时间就会想起麒麟芯片,但其实除了光芒万丈的麒麟,海思还拥有非常多的自研芯片,比如巴龙系列芯片、天罡系列芯片、鲲鹏系列芯片、达芬奇架构的昇腾系列芯片。此外,华为还拥有针对物联网的NB-IoT芯片,针对视频监控以及电视机的视频编解码芯片等。
去年,华为消费者业务首席战略官邵洋曾透露:“我们有大海思和小海思的概念,大海思就是这个芯片做出来是华为自己用,比如麒麟芯片;小海思的意思就是芯片做出来是给产业用的。”总结来看:
从表格中的数据可以看出,华为手机搭载的麒麟芯片基本都用的是16nm及以下的制程工艺,最新的麒麟9000更是直接上了5nm;除了昇腾310是12nm外,巴龙5000、天罡芯片、鲲鹏920和昇腾910都是7nm。
但在视频监控芯片 IPCam、MobileCam 芯片、机顶盒 STB 芯片、TV SoC 芯片 、 时序控制器 Timing Controller(TCON)、NB-IoT 芯片中,大多数中低端产品还都用的是28nm的成熟工艺。
而且,华为海思在机顶盒、电视机等设备,尤其是安防摄像头芯片,目前已经业界第一。
另外,咱们的北斗系统,用的芯片就是 28nm 制程工艺芯片。
大家应该知道现在智能驾驶逐渐普及,很多汽车上会搭载具有 AI 计算能力的主控芯片。在智能驾驶的过程中,传感器、摄像头等设备将收集到的数据交给主控芯片,芯片对数据进行处理以保证系统及时作出正确决策。
目前大部分智能驾驶芯片都是使用的 20-28nm 的制程工艺↓↓
所以,经常被大众讨论的7nm、5nm芯片并不是市场需求最大的。芯片设计公司并非都追着上14nm、7nm工艺。选择什么样的工艺最重要的是看芯片用在什么产品上,从而确定芯片功能、性能、功耗三大指标,确定好三大指标后再选择最具性价比的工艺。
第三方数据机构IBS近期发布的一份白皮书数据显示,2020年半导体代工市场中,28nm及以上工艺的市场份额能占据大约三分之二,未来五年,先进工艺的市场将不断扩大,但成熟工艺的市场份额仍将不低于50%。
先进工艺固然很好,但是成本高昂。手机追求高性能高集成度低功耗,并且智能手机单价高,也能够担得起几十美金一颗芯片的成本。其他如5G射频芯片、中低端手机、蓝牙芯片、可穿戴设备、指纹芯片等产品对应的芯片工艺都在成熟工艺范畴。
28nm作为介于先进工艺和成熟工艺之间的工艺,对大多数芯片而言都具备较好的性价比。
全球第四大晶圆代工厂,中国台湾的芯片代工公司联电(NYSE:UMC)敏锐捕捉到了这一市场需求。它的策略是,淡化对先进工艺的研发,强化对成熟工艺以及差异化工艺市场的开发。在其最新发布的2020年三季度财报中,成熟工艺给联电创造了自2004年二季度以来的新高,合计448.7亿台币,28nm收入占营收14%,40nm收入占比最高,为23%。
随着物联网和5G商用化的发展,信息产品的强劲势头带动了更多成熟工艺的产能,例如近几年一直产能吃紧的8寸晶圆,其工艺极限最高也只到90nm(晶圆尺寸和芯片工艺并行发展,每一个工艺节点都有对应的晶圆尺寸。8寸晶圆对应的工艺节点为0.5μm到90nm之间)。
无论从哪个方面看,成熟工艺都是一个巨大的市场。
如果单纯从市场竞争的角度考虑,大陆代工厂大幅度从台积电手中抢下成熟工艺的订单的可能性不大,但如果考虑到国产替代、特殊工艺等机会,中国的代工厂还是有不少机会。
而且,在40nm以上的成熟工艺上,大陆代工厂与台积电的差距正在缩小,另外,这个工艺并不是台积电的重点,台积电会把更多资源和精力放在毛利更厚的先进工艺上,这对于大陆代工厂来说是一个好机会。
另一个好的趋势是,越来越多的芯片设计企业在成立之初就选择在大陆的代工厂进行流片,有助于提高大陆半导体代工厂能力和市场份额。
随着物联网的发展,中国大陆成为全球最大的终端市场,需求倒逼行业的发展。根据芯谋研究的预测,2020年底,中国大陆的芯片设计企业将突破3000家,这意味着,这套台积电已经很成熟的良性循环机制,有望会在中国大陆的代工厂中跑起来,有了开端,就有了希望。订单同时意味着更大的现金流,为代工厂进行高端工艺的研发储备了资金。
所以,综合考虑下来,虽然这次我们的起点是 45nm ,但技术的提升是一个非常漫长的过程,从45nm开始,这个过程是有用的。可以先把中低端芯片的单子吃掉,赚了钱再投入研发,向更先进的制程工艺发起进攻,形成良性循环。
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