让我们谈谈28nm后世代芯片产业链巨额成本

2014-10-17 23:26:41来源: 国际电子商情
  28nm后,芯片的流片成本将成指数级增长。“如果说目前开一个28nm的芯片200-300万美元对很多公司来说已是不堪重负,那么,未来,开一款16nm的芯片成本将在千万美元左右,而开一款10nm的芯片,从现在各项投入来看,可能需要达到13亿美元。”在前不久举办的“2014上海FD-SOI论坛”上,芯原微电子公司技术市场和应用工程师资深总监汪洋对《国际电子商情》首席分析师孙昌旭说道。不过,尽管如此昂贵,他透露国内仍有一些真土豪提出要开16nm的芯片,主要是那些为挖金币而定制的处理器芯片。




如果说28nm的设备与各方面的投入已经令人望而生畏,那么其之后的工艺,各种设备投入则会变成天文数字,并且,现在主流的FinFETs技术路线成本会更高,实现难度也更大。著名研究机构International Business Strategies(IBS) CEO Handel Jones在会上大力推荐FD-SOI技术路线。他分析:“FinFETs 在设计上具有高成本与高难度,英特尔也由于这个原因,导致其14nm产品由于技术爬坡,延迟了15个月量产。三极产品是晶圆厂与无晶圆厂的芯片公司共同面临的重大难题。”他说道,“考虑到FD-SOI功耗比BULK CMOS低,但是成本又比FinFets便宜。所以,我认为FD-SOI是衔接28nm BULK CMOS工艺与FinFETs的最好的技术。”

据会上介绍,韩国三星会同时走两条路线,并且正在考虑更偏向FD SOI。“三星明年一季度会有28nm FD-SOI量产工艺推出,同时,其28nm的BULK CMOS工艺会有大量产能放出来。明年28nm芯片的流片成本会快速下降。”汪洋分析。这个对于中国IC公司来说是一个好消息,因为目前仅有的三四家28nm晶圆厂,不仅流片成本贵,而且中国公司根本抢不到产能。据昌旭了解,今年下半年,因为苹果的iphone6和iphone6 P占了TSMC大量的20nm产能,导致像联发科技这种TSMC的重要客户也拿不到所需要的28nm足够产能,更不用说大陆的IC公司。并且,明年,高端的手机芯片会转向20nm了,比如高通的S810系列明年初量产就是20nm了;而海思更是宣布已开始与TSMC在试产包括网络芯片与手机芯片两种产品的16nm工艺。

好了,下面我们来看看Handel Jones所分析的,在未来28后世代芯片产业链的巨额成本。


目前28nm的芯片哪些领域在用?

我们先看看目前热门的28nm工艺,主要是哪些应用在采用?下图下分析可以看出,2015年至2016年,28nm的工艺主要应用领域还是手机应用处理器和基带。但是,其它应用上来也很快,比如说OTT盒子和智能电视等市场。至2019年与2020年的时候,混合信号产品和摄相芯片也将会采用28nm的工艺了,当然,那时候,手机芯片就会采用更高端工艺了,看后面的分析。

并且,从下图可以看出,28nm工艺节点将会有一个较长的时间窗口,也就是它会在很长一段时间内是高端主流的工艺节点,因为成本的关系,大家不会很快地转向16nm/14nm。





FD SOI工艺的市场潜力分析

目前,IBM与ST在32nm与28nm上提供FD SOI工艺,IBM的产能最大,ST的产能小。明年,三星开始在28nm节点上推FD SOI。“目前制约FD SOI产能的一个重要因素是芯片载板材料短缺。全球主要有三家FD SOI载板材料厂商:Sun Edison、Soitec以及SEH。”芯原FAE总监汪洋说道。从下图看,IBS对于FD SOI工艺的预期是非常高的。“物联网上需要的SoC芯片,基于小尺寸、低功耗、长寿命周期,并且是数模混合的IC,这些都是FD SOI工艺非常适合的。”Handel Jones解释。他特别看好物联网芯片未来对FD SOI工艺的需求。





FD SOI工艺成本优势分析

IBS认为,在28nm与14nm两个节点上,FD SOI工艺都具有Wafer成本优势。并且28nm FD SOI与目前的28nm普通工艺比,没有太多的Wafer成本提升。







每百万门的成本来看,FD SOI也具有很大的优势。




上图:分析各种工艺晶圆厂的使用寿命,FinFETs的寿命最短。




IBS认为,拿物联网的应用来看,由于其对低功耗与低成本的要求,FD SOI是最佳选择。

28nm后世代芯片巨额成本分析

如下图,对于FinFet,完成一个14/16nm的设计,成本高达2.127亿美元。




下图,对于一个300mm的晶圆厂,生产10K的WPM,如果是未来的5nm节点,可能需要40亿美元!




下图:对于设备厂商而言,5nm节点的设备,在生命周期内将带来168亿美元的收入。




下图:每40K WPM晶圆片带来的收入,比如14/16nm可达47亿美元,而未来的5nm节点更是会达到94亿美元,所以wafer厂商在投产前就需要对应用进行教育,不能让产能空出来,那将是巨大的损失。




“业界很多人希望沿着英特尔的FinFet路线走,他们不知道英特尔已遭遇FinFet延迟量产的痛苦,并且英特尔每年投入到工艺研发的费用就高达30亿美元。”Handel Jones说道,“TSMC在16nm FinFet上犯过一些错误,现在需要的是在10nm FinFet上加速前进。今年,它在28nm的产能约为150K WPM,明年可达到180K WPM。”最后,他总结道:“人类在双极工艺上已有50年的历史,但是在3D晶体管上才刚刚开始,可靠性还需要证实。我们认为,28nm的FD SOI是一个正在被证明的技术,而14nm FD SOI将具有很大的潜力,并且可以扩展至10nm。”特别的,他指出:“中国的半导体工艺路线如果沿着FinFet将会损失大量的金钱,对于中国来说,最好的选择是FD SOI。”

关键字:28nm  产业链巨额成本

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/1017/article_37621.html
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