近日,苹果公司第二场秋季发布会的消息再次刷爆媒体圈,其中已然在首场发布会亮相的苹果自研全球首款基于台积电5nm工艺制程A14处理器,再次现身;
同时,在过去的9月,NVIDIA发布了基于三星8nm工艺制程的NVIDIA 30系
显卡
;紧接着三星发布了旗下基于自家8nm工艺制程的980 Pro PCIe 4.0
固态硬盘
;国庆刚过,
AMD
旗下基于7nm工艺(大概率是台积电)制程Zen3架构的锐龙5000系列CPU发布;
甚至,不久前台积电宣布,将于2021年开始风险试产3nm工艺制程。
8nm、7nm、5nm....在品牌大厂的耳濡目染之中,极易让我们产生一丝错觉,即所有半导体厂商都在疯狂研发先进制程,或者说先进制程才是半导体产业的绝对主流。
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半导体
产业的主流?
然而,事实真的是这样吗?答案,自然是否定的。在体量巨大的半导体产业,3nm/5nm这种狂奔和刷新产业性能的顶级工艺制程,如同产业大厦上最高最炫目的那一个塔尖,极度绚丽多彩却注定只能是少数人拥有;而塔尖之下的28nm才是芸芸众生的依靠,才是半导体产业大厦的基础。
28nm工艺制程 半导体产业的主流
下面,笔者将从成本、工艺难度以及市场体量等维度展开剖析,实际上在半导体工艺发展到今天,业界习惯将28nm以内,诸如14nm/10nm/8nm以及更加尖端的工艺称之为先进制程,至于超过28nm以及包括28nm工艺,则统称为成熟工艺,其中28nm规格更是成熟工艺中的绝对代表工艺。
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先进制程
和成熟工艺的成本/性能之争
半导体产业,和其他所有的产业相同,需要严格控制成本和性能的关系,从而让买方和卖方保持一个相对平衡区间和生态;尤其是对于动辄投资超过百亿美元的晶圆厂而言,制造工艺的成本和性能比,是运转的关键。
在目前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。根据统计,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。
晶圆绝对霸主 台积电
时下,晶圆工艺处于先进制程和成熟工艺结合点的28nm制程,是整个产业毋庸置疑的成本性能控制最好的工艺。对比于40nm甚至更加落后的制程而言,28nm在功耗设计、频率控制、性能稳定等方面具有明显优势;至于14nm及更先进制程,良品率过低、研发成本不断加码等方面累计起来的综合成本,几乎抵消了先进制程带来的性能价格优势。