1
Изображение через SIA
Шэн Линхай, вице-президент по исследованиям в Garnter, заявил СМИ: «Текущий рынок перешел от общего дефицита к частичному дефициту». технологические чипы постепенно смогли не отставать от рыночного спроса. Судя по типам нехватки чипов на текущем рынке, во многих областях, включая ПК, серверы, автомобили и промышленность, все еще существует нехватка, но степень нехватки улучшилась по сравнению с 2021 годом.
9 февраля, согласно сообщениям тайваньских СМИ, отраслевые источники сообщили, что, поскольку спрос продолжает опережать предложение, не ожидается, что в 2022 году нехватка базовых чипов WiFi существенно не сократится, хотя поставщики ожидают большего от партнеров-производителей. период доставки будет продолжать поддерживать долгое состояние. Чипы ядра WiFi6/6E в основном производятся с использованием 28-нм техпроцесса. Это, безусловно, самый популярный технологический узел, но предложение очень ограничено. Ожидается, что нехватка основных чипов WiFi не улучшится до тех пор, пока в 2023 году не появится больше новых 28-нм мощностей.
Техпроцесс 28 нм используется в отрасли уже более 10 лет.В последние годы TSMC, UMC, SMIC и NSMC расширили свои производственные мощности на узле 28 нм. Почему предпочтение отдается 28-нм техпроцессу? Решит ли расширение производственных мощностей в будущем дилемму нехватки ядер? После расширения производственных мощностей в будущем, вызовет ли это избыток производственных мощностей? Чтобы понять конкретную ситуацию в отрасли, автор взял интервью у Лв Цзяньсиня, исполнительного вице-президента Ассоциации полупроводников провинции Гуандун, и у профессионалов отрасли, чтобы интерпретировать последние достижения 28-нм техпроцесса.
История развития 28-нанометрового техпроцесса и расширение сценария применения
28-нанометровый техпроцесс — первое массовое производство, запущенное TSMC в 2011 году. Когда он включен, у него есть система гегемонии обучения.Этот процесс является самым прибыльным и самым доминирующим процессом эпохи в истории развития TSMC. В 2011 году Qualcomm, AMD и Nvidia стали лидерами в применении 28-нанометрового техпроцесса. GPU, чипы графических процессоров начинают использовать этот процесс. Производительность продуктов значительно улучшилась, и эти компании быстро заработали деньги, но с тех пор они вышли из-под контроля.
2
Рисунок: диаграмма эволюции процесса TSMC, изображение взято с официального сайта TSMC.
Lv Jianxin, исполнительный вице-президент Guangdong Semiconductor Association, сообщил журналистам, что 28-нанометровый техпроцесс менее подвержен влиянию Китая на застрявшую шею.В качестве примера можно привести SMIC, 28-нанометровая технология компании была запущена в четвертом квартале 2013 г. Было осуществлено массовое производство 28-нм техпроцесса, а в 2018 году было объявлено о завершении исследований и разработок 28-нм HKMG, который также является первым предприятием в материковом Китае, способным к массовому производству 28-нм техпроцесса. Этот процесс является относительно зрелым для отечественных литейных цехов. В настоящее время внутреннее расширение в основном основано на 28 нм.
Lv Jianxin сказал: «28 нм имеет стратегическое значение для заводов материкового Китая. Поскольку некоторые ключевые материалы и оборудование зависят от геополитических факторов, вероятность внедрения Китаем высокотехнологичных процессов, таких как 14 нм, 7 нм и 5 нм, низка. 28-нм техпроцесс - это внутреннее расширение. Во-вторых, текущая зрелость 28-нм в промышленных приложениях, включая цену, выход и эффективность, приветствуется отраслью. По сравнению с 40-нм и 55-нм, рентабельность относительно высока, а 28-нм находится в середине производительности и стоимости.Можно сказать, что это самый рентабельный и основной процесс в текущем процессе производства пластин.В-третьих, в дополнение к высококачественной бытовой электронике (мобильный телефон SoC, компьютерные чипы, высокопроизводительные чипы для центров обработки данных ), 28-нанометровых чипов в подавляющем большинстве случаев достаточно для большинства областей применения.
Отраслевые эксперты рассказали журналистам: 28-нанометровый технологический процесс стал основным узлом для зрелых процессов.Одним из них является рыночный спрос.28-нанометровый процесс не только логический процесс, но и производный от многих характерных процессов. Например, 28HP, 28LP с низким энергопотреблением, 28HPL с высокой производительностью и низким энергопотреблением и 28HPM с высокопроизводительной вычислительной технологией. Существует также более широкий выбор материалов, и даже фабрика разработала процесс FDSOI.28 нм — это не процесс, а семейство, которое может соответствовать различным потребностям приложений. Чем более зрелыми и распространенными являются технологические платформы, тем более перспективными они являются.
Второй обусловлен технологией.Следующий процесс 28 нм будет 22 нм.Промышленность приняла структуру FinFET, изобретенную китайским ученым г-ном Ху Чжэнмином. Техпроцесс 22 нм основан на диэлектрике затвора High-K (high-K) + металлическом затворе, что снижает утечку при одновременном улучшении контроля конвейера. В настоящее время многие компании, занимающиеся разработкой микросхем, и основные литейные заводы вкладывают значительные средства в 28-нм техпроцесс для расширения процессов, исследований и разработок.
В-третьих, с точки зрения инвестиций, многие продукты в настоящее время переходят на 28-нанометровые технологии, например, микросхемы драйверов дисплея представляют собой большой рынок, и они по-прежнему быстро растут с каждым годом, потребляя большую часть производственных мощностей заводов. В частности, некоторые сложные микроконтроллеры также начали использовать 28-нм процесс, поэтому все больше и больше чипов производятся с 28-нм техпроцессом.
В полупроводниковой промышленности существует консенсус в отношении того, что 28-нм чипы рассматриваются как мост между низким и высоким уровнями возможностей производства интегральных схем. В дополнение к относительно высокому энергопотреблению, требуемому чипами ЦП, ГП и ИИ, в большинстве наборов микросхем промышленного класса используются чипсеты 28 нм или выше, а чипы с 28-нм техпроцессом используются в широком спектре продуктов, включая телевизоры, кондиционеры, автомобили, высокоскоростная железная дорога, промышленные роботы, лифты, медицинское оборудование, умные браслеты, дроны. Отраслевые наблюдатели ожидают, что в этом году Китай станет самодостаточным в производстве 28-нм, что проложит путь к увеличению производства 14-нм чипов.
Три основных условия расширения 28-нм производства на пяти фабриках стали залогом реализации производственных мощностей.
В настоящее время глобальные литейные заводы можно разделить на три уровня.Первый уровень-это два ведущих производителя литейных TSMC и Samsung.Технология достигла 5 нм, и в этом году она войдет в 3 нм. Второй уровень — UMC, GF и SMIC, и технология достигла 14 нм; третий уровень — Hua Hong, PSMC и другие производители, и технология достигла только 28 нм. В настоящее время TSMC и Samsung активно конкурируют за заказы на передовые производственные процессы, и расширение в основном основано на передовых производственных процессах, таких как 7 нм и 5 нм, процесс третьего уровня является более зрелым, конкурируя за заказы выше 90 нм.
По данным Omdia, 2013 год стал годом популяризации 28-нм техпроцесса, а в период с 2015 по 2016 год 28-нм техпроцесс начал широко использоваться в процессорах приложений для мобильных телефонов и базовых полосах частот. Благодаря зрелости технологии рыночный спрос на 28-нм техпроцесс демонстрирует тенденцию к взрывному росту, и эта высокая тенденция роста сохранится до 2017 года.
Просто потому, что 28 нм в то время были слишком «привлекательными», это привлекло многих производителей к увеличению их компоновки. В 2018 году в сообщениях СМИ указывалось, что глобальный 28-нм процесс имеет тенденцию к избыточной мощности, а TSMC, UMC и т. д. сталкиваются с кризисом избыточной мощности. Даже TSMC однажды заявила при анализе своих показателей в третьем квартале 2018 года, что текущая глобальная проблема избыточных мощностей 28-нм является серьезной, и в ближайшие несколько лет она будет в ситуации избыточного предложения. С тех пор емкость 28 нм начала снижаться.
С 2021 года, с развитием «домашней экономики», вызванным новой эпидемией короны, резко вырос мировой спрос на бытовую электронику и облачные сервисы, такие как планшетные компьютеры, мобильные телефоны 5G и ПК. в 3-4 раза выше, чем у традиционных транспортных средств.Спрос на химическую стружку привел к ее глобальному дефициту. Мощности заводов по производству микросхем не могут удовлетворить быстро растущий спрос.
В ответ на нехватку поставок чипов производители чипов активно наращивают производственные мощности, при этом глобальные поставки пластин вырастут на 14% в годовом исчислении в 2021 году. В настоящее время производители чипов сосредоточены на решении проблемы нехватки передовых чипов.По данным американской консалтинговой фирмы McKinsey, в 2021 году производственные мощности чипов по старым технологиям, таким как 40-нм технология, увеличатся на 4%, а производственные мощности чипов с использованием новых технологий, таких как технология 28 нм, увеличатся на 13%.
Глобальная карта расширения 28-нм мощностей

3
Рис. Электронные энтузиасты рисуют по общедоступной информации
Для расширения 28-нанометрового техпроцесса завод должен решить три ключевых вопроса: капитал, клиенты и поставка полупроводникового оборудования.
Со второй половины прошлого года стали популярными новые заводы по производству чипов для связывания клиентов ИС долгосрочными контрактами, чтобы избежать невостребованных производственных мощностей в случае переизбытка предложения в окружающей среде после открытия новых производственных мощностей. Преимущества этой модели в основном заключаются в двух моментах: во-первых, это облегчение финансового давления производителей чипов для расширения производства, а во-вторых, это обязывает клиентов получать стабильные заказы, не беспокоясь о простаивающих производственных мощностях; это также большое преимущество для кооперативов. Клиенты IC Design могут обеспечить поставку будущих производственных мощностей по стабильной цене.
TSMC предлагает план капиталовложений в размере 40 миллиардов долларов США в 2022 году. В дополнение к расширению мощностей по 2-нм, 3-нм, 5-нм и 7-нм 28-нм 12-дюймовому заводу TSMC в Кумамото, Япония, будет расширяться производство вместе с такими крупными клиентами, как Sony. Производство начнется в конце 2024 года. Кроме того, ожидается, что TSMC начнет предлагать 28-нм производственные услуги на своем заводе в Нанкине во второй половине 2022 года. TSMC также планирует построить новый завод в Гаосюне, Тайвань, где будут установлены дополнительные 7-нм и 28-нм линии по производству чипов, производство которых планируется начать в 2024 году.
UMC потратила более 3 миллиардов долларов США на расширение производства. UMC отметила, что процент обязательных долгосрочных контрактов для 28-нм технологического процесса достигает 80%, и даже если рынок 28-нм окажется перенасыщенным, это повлияет на компанию в ограниченной степени. Среди его контрактных клиентов Qualcomm, Samsung Electronics, MediaTek, Novatek, Realtek, Qijing, Yili и Phison.
SMIC, крупный отечественный производитель чипов, имеет план капитальных затрат в этом году в размере $5 млрд. Что касается расширения производства 12-дюймовых пластин, SMIC одновременно запустила расширение новых заводских проектов в Шанхае, Лингане, Пекине и Шэньчжэне. Чжао Хайцзюнь, генеральный директор компании, сказал, что лишь небольшая часть недавно построенных производственных мощностей зарезервирована для потенциальных клиентов в разработке, а платформа, технология и цена других производственных мощностей были согласованы. Компания также подписала несколько долгосрочных контрактов LTA и получает предоплату.Что касается клиентов, SMIC будет отдавать приоритет связыванию с ведущими клиентами.
Еще одним ограничением в расширении производства являются сроки поставки полупроводникового оборудования. Операции с оборудованием слишком длинные, что приводит к медленному расширению 28-нм. По словам производителей полупроводникового оборудования, нынешнее популярное 28-нм и другое оборудование, связанное с технологическим процессом, не были сокращены, и поставщиков или сложного передового технологического оборудования мало.Срок поставки также длительный.Эксклюзивное оборудование EUV должно быть зарезервировано не менее 2 -3 года вперед Теперь нам остается только активно проводить инвентаризацию, оптимизировать сопутствующие процессы и полностью сокращать график работ.
В настоящее время 28-нм техпроцесс будет пользоваться огромным спросом на рынке в ближайшие 10 лет. Мобильный телефон может использовать более 100 чипов, а автомобиль может использовать более 1000 чипов, но не все чипы такие же быстрые и тонкие, как процессоры, и используются самые передовые технологии.Большинство приложений Конечный чип нуждается только в зрелом процессе , поэтому 28-нм техпроцесс с экономически эффективными преимуществами будет существовать всегда.
Предупреждение! Будет ли в будущем избыточное предложение 28-нанометровых чипов?
В настоящее время стоимость проектирования чипов продолжает расти.Согласно данным, средняя стоимость проектирования 28-нм чипов составляет около 30 миллионов долларов США, 16-нм/14-нм чипов составляет около 80 миллионов долларов США, а 7-нм чипов требует 271 миллион долларов США. Высокая стоимость заставляет лишь несколько компаний-разработчиков ИС переходить на узлы премиум-класса.
Lv Jianxin, исполнительный вице-президент Ассоциации полупроводников провинции Гуандун, заявил журналистам, что полупроводниковая отрасль с момента своего зарождения была циклической отраслью: пять крупнейших заводов мира расширили свое производство до 28 нм, и излишки после расширения неизбежны. Китайская полупроводниковая промышленность и электронная информационная промышленность Китая переживают период золотых возможностей развития.Производственные мощности отечественных 28-нм чипов в настоящее время не в состоянии удовлетворить спрос на внутреннем рынке.Для решения проблемы нехватки чипов устойчивым выходом является расширение производства емкость. Он особо подчеркнул, что в этом раунде глобальной экспансии производителей пластин TSMC, Samsung и европейские производители чипов в основном расширили свое производство за счет передовых процессов ниже 14 нм, а китайские фабрики в основном расширили свое производство за счет зрелых процессов 28 нм и выше. Учитывая его огромный рыночный спрос, условно говоря, проблема избытка чипов на китайском рынке будет меньше, чем на других рынках.
Недавно Джейсон Ван, со-генеральный менеджер UMC, заявил СМИ, что после 2023 года сегмент рынка 28-нм техпроцесса может оказаться перенасыщенным. «Исходя из объявленных планов расширения мощностей, мы считаем, что переизбыток 28-нм техпроцессов возникнет после 2023 года. Но мы по-прежнему думаем, что переизбыток будет умеренным».
Чжао Хайцзюнь (Zhao Haijun), генеральный директор SMIC, недавно сообщил СМИ, что потенциальную проблему избыточных мощностей 28-нм, которая беспокоит рынок, можно рассматривать с двух точек зрения: во-первых, компания не построила слишком много производственных мощностей в прошлом, а теперь компания расширяется. не поколеблется, пока весь рынок не станет избыточным предложением, во-вторых, промышленный трансферт. Теперь многие клиенты идут в комплекте с системой и всей машиной для осмотра. С другой стороны, большая часть компонентов должна производиться в Китае, поэтому в будущем может возникнуть избыток предложения в некоторых регионах и недостаточные производственные мощности в некоторых регионах.