先进制程投入巨大国产芯片迎头赶上的机遇来了
- 来源：智能制造网整理
- 2022/7/8 11:20:47
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芯片行业有多烧钱你清楚吗？据相关数据统计，据TrendForce集邦咨询公布的数据显示，全球前十大晶圆代工者的资本支出在2021年已经超过500亿美元(约合人民币3185亿元)，而随着对更先进制程的研究，这一数字有望进一步增加。
芯片行业的成本分布
建厂成本。晶圆厂的建设成本高昂，而制程的缩小也意味着建厂所需要的投入不断增加。以台积电为例，28nm工艺的建厂费用为60亿美元，7nm工艺建厂成本为120多亿美元，到5nm时，这一数字更是增长至160亿美元。
日前，三星电子在宣布，他们采用全环绕栅极晶体管架构的 3nm 制程工艺，已在当日开始初步生产芯片，先于台积电采用 3nm 工艺代工晶圆。
此前IBM宣布2nm芯片研制成功，虽然制程比较先进，最小元件比NDA单链还要小，指甲盖大小的芯片可以容纳500亿根晶体管，可以在不同的场景中提升计算速度。但目前尚无法实现量产。IBM走的是芯片设计路线，未来可能会把芯片代工订单交给三星或者台积电。本次三星3nm工艺实现量产，将推动芯片行业进一步发展。
芯片的成本远不止于此。越来越小的芯片制程对设备的精度要求也越来越高，高精度设备的价格不菲，目前实现10nm及以下制程必需的EUV光刻机售价在1.2亿美元，此外先进制程的芯片需要投入大量的研发资金，这也使得芯片行业的入门门槛变高，将大部分企业拒之门外。
增资扩产，精英玩家的游戏
如今芯片行业依然成为精英玩家的主场。三星、台积电以及重返芯片行业的英特尔之间的竞争日趋激烈。
除了量产3nm芯片，三星还积极地对2nm芯片展开研究。之前台积电曾在2022年技术探讨会上宣布将于2025年量产N2(2nm工艺)，近日有韩媒曝光称三星也计划于2025年量产基于GAA的2nm芯片，以追赶台积电的步伐。
值得注意的是，三星在3nm工艺中开始引入GAA架构。与当前的FinFET(鳍式场效应晶体管)工艺相比，GAA工艺可让芯片面积减少45%的同时提升30%的性能，功耗降低50%。而台积电计划在2nm工艺中采用这一技术，这也就意味着三星在2025年之前取得了相对优势。
不同制程的芯片需要兴建不同规格的工厂进行量产。按照台积电内部规划，在今年新建产能计划中，台积电日本熊本晶圆23厂已于今年4月动工，预计到2024年投产。该晶圆厂总投资86亿美元，其中40%的成本由日本政府支持，量产制程可能为22nm和28nm。
据不完全统计，台积电今年将新增5座工厂，相比于原先每年增加两座新厂的扩张速度，2020年以来台积电的建厂速度明显加快。
国产芯片的机遇
大多数科技产品，采用28nm的制程工艺，就基本能够满足使用需求。包括车规级芯片在内的大多数芯片产品。此外先进制程带来的是市场地位的领先，成熟工艺则是企业利润的主要来源。
或许正是看到了这一点，自2020年底以来，国产芯片公司中芯国际先后在北京、深圳、上海3次拓展28nm制程及以上成熟制程工艺产能，投资累计超过1200亿元。
在先进制程市场，台积电和三星旗鼓相当，在3nm的研发和量产上台积电略微处在领先位置；在成熟制程市场，28nm工艺需求依旧旺盛，尤其是国内的智能制造产业链，亟需晶圆代工厂供给成熟制程芯片，这或许是国产芯片迎头赶上的难得机遇。
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