集成電·技術(shù)包括芯片制造技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備、加工工藝、封裝測(cè)試、批量生產(chǎn)及設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力上?！癤Xnm”指標(biāo)不僅能反映芯片的制造工藝，也直觀的體現(xiàn)了集成電·廠商的技術(shù)·線(xiàn)與發(fā)展戰(zhàn)略。

集成電·技術(shù)與摩爾定律

提及信息技術(shù)包括集成電·在內(nèi)的發(fā)展，總是回避不了“摩爾定律”這四個(gè)字——摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登•摩爾(Gordon Moore)提出來(lái)的。其內(nèi)容為：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電·上可容納的元器件的數(shù)目，約ÿ隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。

集成電·(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電·中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線(xiàn)互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電·功能的微型結(jié)構(gòu)。芯片(chip)就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱(chēng)，是集成電·(IC，integrated circuit)的載體，由晶圓分割而成。集成電·技術(shù)包括芯片制造技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備、加工工藝、封裝測(cè)試、批量生產(chǎn)及設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力上。

芯片的制造工藝常常用XXnm來(lái)表示，比如Intel最新的六代酷睿系列CPU就采用Intel自家的14nm++制造工藝。所ν的XXnm指的是集成電·的MOSFET晶體管柵極的寬度，也被稱(chēng)為柵長(zhǎng)。柵長(zhǎng)越短，則可以在相同尺寸的硅片上集成更多的晶體管。

集成電·技術(shù)發(fā)展·線(xiàn)

2017~2018年是集成電·技術(shù)的高速發(fā)展時(shí)期。2017年是全球集成電·技術(shù)10nm節(jié)點(diǎn)的量產(chǎn)期;2018年則是10nm節(jié)點(diǎn)向7 nm節(jié)點(diǎn)的世代過(guò)渡期，是7 nm 技術(shù)進(jìn)入量產(chǎn)的關(guān)鍵年。

三星在2017年5月秀出7nm技術(shù)之后，于 2018 年下半年進(jìn)入量產(chǎn)。臺(tái)積電計(jì)劃在2018年第二季度搶先實(shí)現(xiàn)7 nm 技術(shù)量產(chǎn)，格羅方德則宣布 2018 年年底才能進(jìn)入量產(chǎn)。據(jù)臺(tái)積電和三星的消息，高通2017年和2018年的7 nm 4G LTE芯片代工訂單已由臺(tái)積電拿下，2018年下半年試產(chǎn)的5G芯片則選擇三星的7 nm EUV(極紫外光刻)制程生產(chǎn)。目前臺(tái)積電幾乎已經(jīng)¢斷了7nm 的全球代工市場(chǎng)，其中不僅包括高通驍龍 855(Snapdragon855)，還加進(jìn)了蘋(píng)果A12等重磅大單，市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)十分顯著。

7 nm技術(shù)如同28nm技術(shù)一樣，也是一個(gè)長(zhǎng)壽命節(jié)點(diǎn)。28nm技術(shù)是平面工藝的臨界點(diǎn)。在28 nm時(shí)，不僅MOS晶體管結(jié)構(gòu)仍然是平面型的，而且仍然可以采用圖像的一次曝光技術(shù)。在28 nm 以下節(jié)點(diǎn)時(shí)，不僅 MOS 晶體管采用 Fin FET 結(jié)構(gòu)，而且要采用兩次圖形曝光技術(shù)(DP)，甚至三次或者四次圖形曝光技術(shù)。而7 nm 技術(shù)又是由193 nm ArF浸û式光刻向 EUV(極紫外光刻)技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。集成電·技術(shù)在 28 nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)后出現(xiàn)了分水嶺，跨過(guò)該節(jié)點(diǎn)后，臺(tái)積電、英特爾、三星等都依照摩爾定律向16/14/10/7 nm Fin FET 技術(shù)前進(jìn)，F(xiàn)in FET 技術(shù)鎖定在最先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品上，包括高階處理器、人工智能(AI)、深度學(xué)習(xí)(Deep Learning)、云端服務(wù)器等應(yīng)用。

高昂的研發(fā)費(fèi)用和指數(shù)式增長(zhǎng)的產(chǎn)能投資使更多的半導(dǎo)體廠商望而卻步。目前可以進(jìn)入16/14 nm及以下節(jié)點(diǎn)的全球半導(dǎo)體廠商僅為 6 家，即英特爾、格羅方德、三星、臺(tái)積電、聯(lián)電和中芯國(guó)際。

全球領(lǐng)軍集成電·廠商發(fā)展戰(zhàn)略

1. 英特爾

英特爾在2014年年底已開(kāi)發(fā)成功14 nm Fin FET技術(shù)，并在2016年繼續(xù)推出了第二代14 nm 技術(shù) 14 nm+。英特爾的改進(jìn)型 14 nm+ 技術(shù)，實(shí)際上就相當(dāng)于其他廠商的 10 nm 技術(shù)。英特爾在 2017 年還推出了第三代 14 nm技術(shù)14 nm++。英特爾表示，14 nm 產(chǎn)品在2018年還會(huì)繼續(xù)做下去。至于10 nm 技術(shù)，英特爾在2017年年底和2018年上半年選擇小規(guī)模出貨，2018 年下半年進(jìn)入大規(guī)模制造。英特爾的10 nm 技術(shù)，其實(shí)與其他廠商的 7 nm 技術(shù)相當(dāng)。因此，英特爾在技術(shù)節(jié)點(diǎn)的定義上似乎顯得落后，但英特爾工藝技術(shù)的實(shí)質(zhì)水平并不落后。

2.格羅方德

28nm節(jié)點(diǎn)后的另一條技術(shù)·線(xiàn)是發(fā)展 FD-SOI 技術(shù)(全耗盡體上單晶硅技術(shù))，以格羅方德和三星為代表。嚴(yán)格地說(shuō)，這兩家廠商在Fin FET和FD-SOI兩條技術(shù)·線(xiàn)上都“押寶”。而FD-SOI技術(shù)非常適合于物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、5G移動(dòng)通信和射頻連接等技術(shù)，其最大特點(diǎn)是低功耗。格羅方德在2015年發(fā)展14 nm Fin FET的同時(shí)，大力發(fā)展FD-SOI技術(shù)，推出了22FDX(22 nm FD-SOI)技術(shù)。2017 年，格羅方德的22FDX進(jìn)入了量產(chǎn)階段，成為意法半導(dǎo)體(ST)的策略伙伴。除此之外，目前已有上百家車(chē)用電子、5G 和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)客戶(hù)正在評(píng)估導(dǎo)入22FDX 技術(shù)，尤其看好其RF和低功耗的整合特性。格羅方德發(fā)展22FDX之·已經(jīng)獲得了國(guó)際大廠的肯定。

3.三星

2017年5月，三星首秀了7nm LPP(Low-Power Plus)EUV工藝，該節(jié)點(diǎn)會(huì)引入EUV(極紫外光刻)技術(shù)，并拿下了高通的5G手機(jī)芯片訂單。5G是下一階段移動(dòng)通信市場(chǎng)的熱點(diǎn)，但5G 全球商用時(shí)間將落在2020 年。這意ζ著三星在比此更早的時(shí)間內(nèi)將這項(xiàng)新工藝在良率上做到很好的控制，并進(jìn)行量產(chǎn)。據(jù)三星報(bào)道，7 nm LPP EUV工藝與10 nm Fin FET工藝比較具有工序較少、良率較高的優(yōu)點(diǎn)。芯片面積將縮小40%，性能將提高10%，功率將下降35%。在此新工藝的支持下，高通驍龍(Snapdragon)5G芯片組可減少占據(jù)空間的大小，讓手機(jī)OEM廠商有更多的使用空間，以增加電池容量或做薄型化設(shè)計(jì)，明顯增進(jìn)電池續(xù)航力。為了增加7 nm LPP EUV 工藝的產(chǎn)能，三星λ于韓國(guó)華城市(Hwaseong)的7nm工廠已在 2017年5月動(dòng)工，預(yù)計(jì)在2018年內(nèi)量產(chǎn)。該工廠計(jì)劃總投資為6億兆韓元(相當(dāng)于56 億美元)，工廠內(nèi)安裝 10 臺(tái)EUV光刻設(shè)備，僅采購(gòu)這些機(jī)臺(tái)費(fèi)用就達(dá)到4億兆韓元(相當(dāng)于37.5億美元)。此外，三星還將公布建設(shè)6 nm晶圓生產(chǎn)工廠計(jì)劃。

4.臺(tái)積電

臺(tái)積電 7 nm制程在 2018年第二季度搶先進(jìn)入量產(chǎn)時(shí)，也積極導(dǎo)入 EUV 技術(shù)，以形成7 nm增強(qiáng)版制程，用于2019年的量產(chǎn)。此外，臺(tái)積電還計(jì)劃在2020 年將5 nm技術(shù)導(dǎo)入量產(chǎn)，以形成先進(jìn)制程上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。為此，臺(tái)積電投資5000億元新臺(tái)幣在中國(guó)臺(tái)灣南科園區(qū)建設(shè) 5 nm 技術(shù)的生產(chǎn)廠房(Fab18)。該項(xiàng)工程分 3 期實(shí)施。第 1 期廠房在2018年年初動(dòng)工，預(yù)計(jì)在2019年風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，2020年正式量產(chǎn)。第 2 期廠房則在2018年第三季度動(dòng)工，預(yù)計(jì)在2020年量產(chǎn)。第3期廠房則在2019年第三季度動(dòng)工，正式量產(chǎn)日期則定在2021年，共3期廠房完成后滿(mǎn)載年產(chǎn)能可能超過(guò)12英寸晶圓 100萬(wàn)片。臺(tái)積電為保持技術(shù)的領(lǐng)先地λ，已經(jīng)針對(duì)3nm技術(shù)投入了幾百名研發(fā)人員和大量的相關(guān)研發(fā)資源，預(yù)計(jì) 2020年進(jìn)行試產(chǎn)，預(yù)計(jì)臺(tái)積電3nm 技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)能建設(shè)的總投資大約為 7 500億元新臺(tái)幣(約合1 640億元人民幣)。