14nm争夺战别有洞天
转自半导体行业观察 文/张健
在半导体制造领域，10nm、7nm及更先进制程的竞争正在变得越来越不激烈，其主要原因自然是投入巨大、风险高，愿意进入的玩家越来越少，目前只剩下台积电、三星和英特尔这三家了，这里显然成为了卖方市场，从各大客户为获得足够的台积电7nm产能而争破头这一点就可见一斑。
先进产能竞争不激烈，而成熟的28nm制程则已经显得有些过剩。此时，居于两者中间位置的14nm制程显然成为了当下的中坚力量，承载着市场上绝大多数中高端芯片的制造，特别是工业、汽车、物联网等，拥有庞大的市场空间，14nm制程正当其时。
目前来看，14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言，该制程也是收入的主要来源，特别是英特尔，14nm是其目前的主要制程工艺，以该公司的体量而言，其带来的收入可想而知。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说，特别是中芯国际和华虹，正在开发14nm制程技术，距离量产时间也不远了。这样，在两三年后，随着新产能的成熟，14nm制程的市场格局值得期待。
目前来看，具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家，分别是：英特尔、台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际和华虹。
下图所示为6家厂商的各种制程工艺量产时间，其中绿色部分为14nm的。
图源：西南证券
执着的英特尔与三星传绯闻
自2015年正式推出14nm制程后，英特尔已经对其依赖了4年的时间，该制程也为这家半导体巨头带来了非常可观的收入。从Skylake（14nm）、Kaby Lake（14nm+）、Coffee Lake（14nm++），到2018年推出的14nm+++，该公司一直在保持对14nm制程的更新。而英特尔原计划在2016年推出10nm，但经历了多次延迟，2019年才姗姗来迟，从这里也可以看出该公司对14nm制程的倚重程度。
同为14nm制程，由于英特尔严格追求摩尔定律，因此其制程的水平和严谨度是最高的，就目前已发布的技术来看，英特尔持续更新的14nm制程与台积电的10nm大致同级。
这里还可就具体的参数指标，与三星和台积电做个比较，英特尔于2014年发布了14nm制程，其节点每平方毫米有3750万个晶体管，台积电16nm制程（该公司没有14nm制程，但其16nm与市场上的14nm同级）节点每平方毫米约有2900万个晶体管，三星14nm节点每平方毫米约有3050万个晶体管。此外，英特尔的14nm节点栅极长度为24nm，优于台积电的33nm，也优于三星的30nm。英特尔14nm节点的鳍片高度为53nm，优于台积电的44nm，以及三星的49nm。
今年5月，英特尔称将于第3季度增加14nm制程产能，以解决CPU市场的缺货问题。
然而，英特尔公司自己的14nm产能已经满载，因此，该公司投入15亿美元，用于扩大14nm产能，预计可在今年第3季度增加产出。其14nm制程芯片主要在美国亚利桑那州及俄勒冈的D1X晶圆厂生产，海外14nm晶圆厂是位于爱尔兰的Fab 24，目前还在升级14nm工艺。
三星方面，该公司于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程，先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。目前来看，其14nm产能市场占有率仅次于英特尔和台积电。
前面提到，英特尔的14nm产能吃紧，已经难以满足市场需求，在这样的背景下，今天6月，有媒体报道称，三星和英特尔正在就14nm Rocket Lake芯片的生产进行谈判。
自2018年下半年以来，英特尔在升级和建立用于生产10nm芯片的新生产线方面投入了大量资金，但要想扩大规模还需要几年时间。在此期间，英特尔必须提高其14nm芯片的产量。因此，传闻它将一部分CPU转由三星代工，希望能够解决产能不足的问题。
由于存储芯片市场疲软，对三星的营收产生了很大影响，因此，三星的晶圆代工产能利用率下降，想寻找新客户，高通和英特尔是其主要的争取对象。
据报道，三星将于明年第四季度开始大规模生产英特尔的14nm Rocket Lake芯片，如果此言不虚的话，三星制造的首款CPU将于2021年上市。
不一样的台积电
台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比，尽管它们的节点命名有所不同，三星和英特尔是14nm，台积电是16nm，但在实际制程工艺水平上处于同一世代。
到2018年第二季度，台积电的16nm和20nm制程对该公司的营收贡献率为25%，主要产品分为两大类：一是逻辑器件，包括中高端手机AP/SoC、基带芯片、CPU、GPU、矿机ASIC，以及FPGA等；二是射频芯片，包括高端手机的WIFI、蓝牙、NFC芯片，5G毫米波芯片，以及汽车电子用芯片等。
例如，寒武纪的MLU100，以及比特大陆开发的AI张量计算芯片BM1680，均采用了台积电的16nm工艺制造。
格罗方德与联电14nm制程占比有限
2018年8月，格罗方德宣布放弃7nm LP制程研发，将更多资源投入到12nm和14nm制程。
据悉，格罗方德制定了两条工艺路线图：一是FinFET，这方面，该公司有14LPP和新的12LPP（14LPP到7LP的过渡版本）；二是FD-SOI，格罗方德目前在产的是22FDX，当客户需要时，还会发布12FDX。
因此，14nm是格罗方德最先进的主流制程工艺，位于美国纽约州马耳他，这里除了14nm，还有28nm的，最大产能为6万片晶圆/月，主要采用12英寸晶圆。主要用于代工高端处理器。目前来看，14nm产能占其总营收的比例较小。
联电方面，该公司位于台南的Fab 12A于2002年进入量产，目前已运用14nm制程为客户代工产品。
然而，联电的14nm制程占比只有3%左右，并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关，联电重点发展特殊工艺，无论是8吋厂，还是12吋，该公司会聚焦在各种新的特殊工艺发展上，尤其是针对物联网、5G和汽车电子这些在未来具有巨大市场和发展前景的应用领域，联电的汽车电子业务，最近几年的年增长率都超过了30%。包括RF、MEMS、LCD Driver IC、OLED Driver IC等领域。
14nm FinFET制程方面，联电于2017年初开始量产，该公司还开发了第二套14nm平台，但是，在继续投资14nm制程方面，该公司持保守态度。
中国大陆14nm制程呼之欲出
相对于美、韩和台湾地区，中国大陆在14nm制程方面是绝对的跟随者，经过多年的研发努力，取得了一定的突破，距离量产时间也不远了，有望于2020年实现，中芯国际将扮演主要的推动者，其次是华虹集团的华力微电子。
中芯国际方面，其14nm FinFET已进入客户试验阶段，2019年第二季在上海工厂投入新设备，规划下半年进入量产阶段，未来，其首个14nm制程客户很可能是手机芯片厂商。据悉，2019年，中芯国际的资本支出由2018年的18亿美元提升到了22亿美元。
2019年2月，中芯国际联席首席执行官梁孟松指出：“我们努力建立先进工艺全方位的解决方案，特别专注在FinFET技术的基础打造，平台的开展，以及客户关系的搭建。目前，中芯国际14nm技术进入客户验证阶段，产品可靠度与良率已进一步提升。同时，12nm的工艺开发也取得突破。”
据悉，中芯国际14nm制程量产主要分三个阶段：第一阶段是成本>ASP，第二阶段成本与 ASP相抵，第三阶段成本
华力微电子方面，在年初的SEMICON China 2019先进制造论坛上，该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示，华力微电子今年年底将量产28nm HKC+工艺，2020年底将量产14nm FinFET工艺。
结语
目前来看，英特尔、三星和台积电依然是14nm制程的主力军，也是它们主要的营收来源，其次是格罗方德和联电，但这两家的14nm产能相对来说很有限，而且也不是它们的发展重点。因此，在这个有巨大营收规模的市场，前三大玩家都在积极发展10nm、7nm及更先进制程，第四和第五玩家的产能又很有限的情况下，给了我国本土晶圆代工厂商不错的发展机遇，关键是要抓紧时间量产，并保证产能和良率。只要跟对了时间点，还是大有可为的。