28nm制程引爆后 芯片設(shè)計(jì)公司將重新洗牌

集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展向來(lái)遵循摩爾定律，每十八個(gè)月芯片及元器件的集成度和產(chǎn)品性能將增加一倍。2012年，隨著技術(shù)的演進(jìn)，全球半導(dǎo)體迎來(lái)了28nm制程的元年。賽靈思、Altera、高通等國(guó)際巨頭領(lǐng)先量產(chǎn)28nm芯片，并開(kāi)始應(yīng)用到終端產(chǎn)品上面。迅速膨脹的需求讓全球最大的代工廠臺(tái)積電一度產(chǎn)能吃緊，但目前已增加產(chǎn)品線獲得緩解。按目前的發(fā)展趨勢(shì)看，2013年28nm芯片將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，更有少數(shù)廠商將在2013年進(jìn)入22nm和20nm時(shí)代。
工藝制程演進(jìn)帶來(lái)了“高能效、低功耗”，28nm級(jí)別將提升IC30%的效能，降低50%的功耗。高通某高管稱(chēng)，作為目前商用級(jí)別上最先進(jìn)的工藝制程，28nm工藝在頻率調(diào)節(jié)、功耗控制能力、散熱管理性能和尺寸壓縮方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
“工藝制程的演進(jìn)是必要的，”MIPS中國(guó)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)費(fèi)浙平表示，“現(xiàn)代高性能處理器設(shè)計(jì)的理論和方法，需要大規(guī)模的電路，比如更高的時(shí)鐘主頻、更多的并行處理、更多數(shù)量的多核集成，只有在先進(jìn)工藝的支持下才能實(shí)現(xiàn)。”
28nm除了提高性能降低功耗，帶給企業(yè)的利潤(rùn)也不容小覷。據(jù)Xilinx統(tǒng)計(jì)，若借助28nm產(chǎn)品的拓展，F(xiàn)PGA市場(chǎng)在2014年可望達(dá)110億美元的規(guī)模，但若僅靠40nm與過(guò)去的產(chǎn)品，在2014年僅可達(dá)70億美元。近乎翻番的利益驅(qū)動(dòng)讓巨頭心動(dòng)。
不過(guò)，利潤(rùn)可觀但相應(yīng)的資金投入也非常巨大。據(jù)記者了解，目前一個(gè)32nm芯片的設(shè)計(jì)成本在7000萬(wàn)美元左右，而28nm會(huì)在1億美元，而到20nm估計(jì)要躥升到1.2億～1.5億美元，沒(méi)有一定資金實(shí)力的芯片廠商很難做出此項(xiàng)投入。
對(duì)于資金的挑戰(zhàn)，費(fèi)浙平稱(chēng)，昂貴的先進(jìn)工藝增大了芯片公司的壓力，使得一次設(shè)計(jì)成功更加重要，并且使得項(xiàng)目盈利所需要達(dá)到的出貨量門(mén)檻變高，意味著小公司靈活的優(yōu)勢(shì)變得次要了，而大公司的規(guī)模優(yōu)勢(shì)變得凸顯，某種程度上也是推動(dòng)現(xiàn)在行業(yè)整合的原因之一。
在28nm風(fēng)起云涌的檔口，業(yè)界有人提出摩爾定律出現(xiàn)了拐點(diǎn)，尤其到了22nm以后，功耗將是制程的瓶頸。從上世紀(jì)50年代集成電路誕生開(kāi)始，2D晶體管技術(shù)已經(jīng)蔓生并支撐起今天整個(gè)半導(dǎo)體芯片工藝的基礎(chǔ)，但是，如何在縮小尺寸、提高性能并降低成本的同時(shí)降低功耗，是摩爾定律的極限。
對(duì)此費(fèi)浙平表示，28nm肯定還不是工藝的極限，Intel已經(jīng)發(fā)表了10nm以下的發(fā)展藍(lán)圖。進(jìn)入超亞微米工藝時(shí)代后，不同的技術(shù)陣營(yíng)對(duì)工藝發(fā)展方向的爭(zhēng)議開(kāi)始增多，因此對(duì)未來(lái)工藝的發(fā)展評(píng)估出現(xiàn)不同意見(jiàn)純屬正常。行業(yè)其實(shí)非常需要新工藝的進(jìn)步，一旦工藝發(fā)展停止，設(shè)計(jì)規(guī)模的增加就會(huì)面臨天花板，價(jià)格戰(zhàn)的殺傷力會(huì)統(tǒng)治行業(yè)，從而降低行業(yè)的整體利潤(rùn)水平，這樣并無(wú)好處。
28nm時(shí)代的到來(lái)，也使得代工廠面臨產(chǎn)能和良率的極大考驗(yàn)。全球最大的代工廠臺(tái)積電Q2就開(kāi)始出現(xiàn)良率和產(chǎn)能瓶頸，導(dǎo)致諸多合作伙伴產(chǎn)品延期，后因加速擴(kuò)產(chǎn)緊缺問(wèn)題才獲得緩解，良率也逐漸拉升到90%以上。預(yù)計(jì)2013年，智能手機(jī)及平板電腦仍將引爆市場(chǎng)主流，加上4GLTE轉(zhuǎn)換潮來(lái)臨，包括高通、聯(lián)發(fā)科、輝達(dá)、賽靈思(Xilinx)、阿爾特拉(Altera)等臺(tái)積電28nm大客戶(hù)，2013年投片量均明顯較2012年大增3至5成。臺(tái)積電已計(jì)劃2013年投入80至85億美元資本支出擴(kuò)產(chǎn)。由于布局較早，在28nm的節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電將是代工廠最大的受益者。除此，聯(lián)電、三星、GLOBALFOUNDRIES等也導(dǎo)入28nm生產(chǎn)線，緩解28nm產(chǎn)能壓力并企圖獲益。
“2013年28nm可能將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。”費(fèi)浙平稱(chēng)，2013年會(huì)出現(xiàn)很多28nm的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在出貨量上應(yīng)該還不會(huì)成為主流?，F(xiàn)在28nm的設(shè)計(jì)周期和流片成本都偏大，回收投資成本所需的出貨量要求也變高，因此28nm時(shí)代能夠容納的芯片設(shè)計(jì)公司數(shù)量會(huì)減少。
2013年會(huì)是28nm成熟大規(guī)模量產(chǎn)的一年，產(chǎn)品還會(huì)停留在高端領(lǐng)域，而真正爆發(fā)應(yīng)該是占據(jù)出貨量最大的主流市場(chǎng)，這方面可能還不會(huì)發(fā)生。進(jìn)入28nm對(duì)芯片的設(shè)計(jì)能力提出了更高的要求，要求芯片企業(yè)有更加專(zhuān)業(yè)和經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，當(dāng)然更大的研發(fā)資金投入也是一個(gè)門(mén)檻。