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中国芯28nm关键节点需要怎样的推动力

2019-08-15 18:46:01来源:励志吧0次阅读

  在中国全面实现工业化的今天,几乎所有人都将目光集中在飞机发动机、、生物工程等重点行业。这其中,集成电路行业发展尤为引人注目。工信部在解读《中国制造2025》时称, 集成电路是工业的 粮食 ,其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一,是实现中国制造的重要技术和产业支撑。国际金融危机后,发达国家加紧经济结构战略性调整,的战略性、基础性、先导性地位进一步凸显,美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。 同时也有业内人士将集成电路比喻为工业生产的 心脏 ,其重要性可见一斑。

  日前,赛迪顾问发布《中国IC 28纳米工艺制程发展》白皮书,阐释全球及中国集成电路产业发展现状,并对 联合创新 模式给予极高评价。

  28纳米为IC工艺制程发展关键节点

  全球方面,白皮书数据显示,2014年全球集成电路产业规模达到 1.51亿美元。从区域分布来看,集成电路产业主要分布在北美、欧洲、日本和亚太地区(除日本)。同时,也形成了以英特尔、三星、台积电、高通为代表的龙头企业。其中,美国企业占据主导地位,在全球前20大半导体厂商中达到9家,其余包括日本企业 家、欧洲企业 家、韩国企业2家,中国台湾企业 家;中国方面,根据工信部统计,2014年,中国集成电路产业实现销售收入2672亿元人民币,同比增长11.2%,比上年提高 .6个百分点。

  技术演进角度,白皮书认为,纵观集成电路50年来的发展历程,自发明以来所取得的成功和产品增值主要归功于半导体制造技术的不断进步。工艺技术持续快速发展现有技术不断改进,新技术不断涌现,带动了芯片集成度持续迅速提高,单位电路成本呈指数式降低。白皮书认为综合技术和成本等各方面因素,28纳米都将成为未来很长一段时间内的关键工艺节点。

  从工艺角度,与40纳米工艺相比,28纳米栅密度更高、晶体管的速度提升了大约50%,而每次开关时的能耗则减小了50%。此外,目前28纳米采用的是19 纳米的浸液式方法,当尺寸缩小到22/20纳米时,传统的光刻技术已无能为力,必须采用辅助的两次图形曝光技术(double patterning,简称为DP)。然而这样会增加掩膜工艺次数,从而致使成本增加和工艺循环周期的扩大。这就造成了20/22纳米无论从设计还是生产成本上一直无法实现很好的控制,其成本约为28纳米工艺成本的1.倍左右。

  从市场需求角度,白皮书同时表示,随着28纳米工艺技术的成熟,28纳米工艺产品市场需求量呈现爆发式增长态势 从2012年的91. 万片到2014年的294.5万片,年复合增长率高达79.6%,并且这种高增长态势将持续到2017年。白皮书还表示,因为成本等综合原因,14/16纳米不会迅速成为主流工艺,因此,28纳米工艺将会在未来很长一段时间内作为高端主流的工艺节点。

  白皮书还调研了中国28纳米工艺制程现状。白皮书称,自45纳米工艺技术于2011年被攻克之后,以中芯国际为代表的IC制造企业积极开展28纳米工艺技术的研发。中芯国际的28纳米生产制程经过几百人研发团队和近三年时间,于201 年底实现产品在上海试生产。2015年9月,中芯国际28纳米工艺产品将基本上实现量产。首先量产的将是PolySiN工艺,下一步集中在HKMG工艺。

  联合创新将推动中国IC产业发展

  如何进一步从半导体着手突破、进而实现整个半导体水平的提升?在去年工信部颁布的《国家集成电路产业发展推进纲要》中,主管部门提出了指导性意见,其中包括:以技术创新、模式创新和体制机制创新为动力,充分利用全球资源,推进产业链各环节开放式创新发展,加强国际交流合作,提升在全球产业竞争格局中的地位和影响力。

  值得关注的是,工信部多次强调 模式创新 和 加强国际交流合作 。而赛迪发布的白皮书也利用较大篇幅论述晶圆制造厂与企业联合创新的必要性。白皮书认为传统IDM模式面临巨大挑战,而行业分工模式也存在诸多不足;白皮书经过大量调研认为,联合创新将开启IC产业发展新模式。

  所谓IDM(Integrated Device Manufacturer),即从设计到制造、以及投向市场全包的运营方式。其特征是经营范围覆盖IC设计、芯片制造、封装测试,甚至下游终端产品制造,代表企业有三星、英特尔、德州仪器等。该模式具备内部资源整合能力强、利润高以及技术领先等优势,但白皮书认为其存在明显弊端,主要体现在 生产运营成本高制约技术创新;技术进步难度大;产能和市场难以匹配。

  而传统的行业分工模式源于产业的专业化分工。随着分工的逐渐深入,形成了专业的IP(知识产权)核、无生产线的IC设计(Fabless)、晶圆代工(Foundry)及封装测试(Assembling Testing)厂商。模式的最大优点是灵活性强,但劣势也很明显 工艺对接难度加大,延缓产品上市时间;Foundry标准化的工艺研发,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。

  在此背景下,白皮书提出,联合创新将开启IC产业发展新模式。这种模式可在实现分工的基础上合作,在合作的基础上分工,联合创新模式中,各种领域内有所长的企业,彼此以深度伙伴关系合作的形式,达到各环节的有效垂直整合。代工厂不再仅限于产业链中的制造,可以参与到专业芯片的前期设计和后期服务;此外,联合创新模式加快Foundry工艺进步速度,有助突破产业发展瓶颈;第三,这种模式可提高Fabless工艺适配能力,提升产品性能优化空间。

  白皮书称,从集成电路行业发展来看,新工艺与新材料的引入需要设计企业与制造企业紧密合作,需要IC设计企业对工艺、器件有深入的理解。让IC设计企业加入到工艺研发过程中,可以结合工艺进行设计优化,提高Fabless的工艺适配能力,提升产品性能的优化空间,从而确保设计的产品在性能方面获得优势,也能有效降低风险。

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