10nm的尴尬
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目前,业界量产的最先进制程已经来到了7nm,上一代工艺则是10nm。而有公开的10nm规划,且已经或即将量产该工艺节点芯片的厂商,也只有台积电、三星和英特尔这三家了。此外,中芯国际很可能也在进行着10nm、7nm制程的研发工作,但具体情况还未公开,略显神秘。
在10nm节点处,就台积电、三星和英特尔这三家公司而言,颇有许多相似之处,无论是发展遇到瓶颈,还是出于公司自身先进制程的发展规划,都使得10nm这个制程节点显得有些“另类”。
具体情况如何,来看一下它们的发展情况。
台积电的10nm过渡
从14nm制程,台积电就反超了以前一直在先进制程方面处于领先地位的英特尔,当然,台积电官方的命名是16nm,实际上,这与英特尔和三星的14nm处于同一级别。
英特尔在14nm节点处徘徊了许多年,而其10nm制程迟迟不能量产,给了台积电进一步超越的机会。
台积电早在2013年就开始了10nm工艺的研发。而按照早期规划,台积电的计划是 2016 年第四季度量产10nm工艺。而实际量产时间与其规划基本吻合,2017年初实现了量产,标志性应用就是苹果的A11处理器,这给台积电带来了巨大的收益。
来自台积电的统计显示,2017年,10nm营收在该公司所有制程中的占比为10%,2018年Q2,占比上升到了13%,Q3占比为6%,2018全年营收占比为11%。
可见,在这两年里,10nm营收的比例基本持平,且相对份额不高,28nm、16nm和20nm一直是该公司收入的主要来源。
台积电16nm/20nm制程在经历了2016年第四季度的峰值之后,客户在2017年有很大一部分转移到了10nm上,其中华为海思的麒麟970和苹果的A10X,A11处理器是台积电10nm制程的主要客户。
但是,在2017上半年,联发科为了进攻高端市场,全力打造Helio曦力品牌,推出了x30处理器,工艺制程也从原先的16nm,升级到10nm,计划交给台积电代工生产。但是,台积电一方面要解决10nm制程良率的问题,一方面要全力供给苹果处理器,造成联发科x30处理器难产。这间接导致在华为和苹果试水之前,几乎没有厂商大规模采用台积电的10nm制程。这也成为了该公司10nm制程发展的一个障碍。
说到这里,不禁让我们回忆起了2015年初,台积电的一次预估,当时,来自台湾地区的经济日报称,当时的台积电共同执行长刘德音在美林论坛专题演讲中指出,物联网将是继移动设备之后,半导体产业新的增长点。刘德音预估,2020年,10nm制程占台积电总营收比重将达到55%。
然而,实际情况与当时的预测似乎有比较大的出入,今年10月,台积电第三季度财报显示,该公司当季的7nm制程营收比重达到27%,10nm比重降为2%,16nm占22%。
魏哲家表示,2019全年7nm制程营收比重约25%,明年,随着5G与高效运算应用持续增长,7nm制程比重有望高于今年水平。
由上图可以看出,台积电将重点放在了7nm上,10nm似乎是一个过渡性的制程节点,所占比重在不断降低。
今年9月,IC Insights预期台积电今年下半年的营收有望较上半年大增32%,是整体IC产业增长率(10%)的三倍以上。苹果、华为最新智能手机的7nm处理器,是台积电下半年营收强力反弹的主要推手。
总体来看,7nm量产之后,台积电就将主要资源投入在了该制程方面,10nm在比较短的时间内,就完成了它的历史任务。
英特尔的10nm难产
英特尔也是比较早就开始了10nm的研发,原计划是在2016年量产,当时,EUV还不成熟,因此,英特尔选择了多重四图案曝光(SAQP)技术,但研发过程中遭遇困难,导致10nm量产时间一再推迟。而从当时的情况来看,采用SAQP技术造成良率较低可能是迟迟无法规模量产的主要原因。
在那之后,英特尔一直未对外公布10nm量产进度,2017年初,时任英特尔CEO科再奇在美国CES展会前,宣布首颗10nm处理器Cannon Lake就绪,将迎战台积电和三星。然而,没过多久,英特尔官方对外发布了继承当年主打的第七代核心处理器Kaby Lake的第八代Core处理器细节,表示仍将采用14nm制程生产,10nm量产时间又被延迟了。
2017年7月,科再奇在财报发布会上指出,首颗10nm处理器正对客户送样中,将于年底生产,并于2018上半年出货。不过,从当时英特尔宣布的进度来看,10nm制程的进度仍落后于三星和台积电两到三个季度。
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