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                28nm將成為過去,12nm或稱為新寵

                文章出處:網責任編輯:作者: 人氣:-發表時間:2019-08-13 16:15:00

                  據DIGITIMES Research統計和分析,今年第2季度,中國大陸智能手機應用處理器(AP)出貨量提前拉貨,較前期預估(季增34.6%)幅度加大。但該機構預估第3季度因第2季已提前拉貨,因此,雖在旺季,預估大陸市場AP出貨量季增長僅0.2%,較去年同期將減少7.6%。

                  DIGITIMES Research表示,第3季度,大陸市場手機AP制程轉換也將明顯,28nm比重將繼續下降,被12nm超越,12nm出貨比重將上漲3成,躍居市場主流;7nm比重有望達到1成左右。

                  根據這一市場統計和分析,12nm制程技術將會在我國大陸地區的手機市場大放異彩。我們知道,在中高端領域,市場上的主流制程工藝節點是22nm、16/14nm、10nm、7nm,以及今后的5nm和3nm,這些被稱為主節點。而28nm、20nm、12nm、8nm等,被稱為半節點,這些節點有很強的過渡屬性,因此,總體來講,它們的市場占有率相比于那些主節點要低。而28nm和12nm相對較為特殊,28nm是因為具有絕佳的性價比,因此應用面很廣,也非常成熟;而12nm是典型的中端芯片制程工藝,市場上有多家知名處理器廠商的中端產品都選用了該制程工藝,這其中尤以手機處理器為最多。

                  中國大陸手機市場龐大,且中端和中低端占據著出貨量的大頭兒,這就給了中端手機處理器芯片絕佳的發展機會,相應的12nm制程技術的市場份額也就水漲船高了。

                  從目前的晶圓代工市場來看,具備12nm制程技術能力的廠商很少,主要有臺積電、格芯(原格羅方德,GF)、三星電子和聯電。聯電于2018年宣布停止12nm及更先進制程工藝的研發。因此,目前來看,全球晶圓代工市場,12nm的主要玩家就是臺積電、格芯和三星這三家,這一點,從近兩年市場推出的各種芯片也可見一斑。

                  12nm制程芯片

                  2018年8月,華為發布了中端芯片麒麟710,采用的就是12nm制程,用在了當時的中端機型、在海外被稱為Mate 20 Lite上。麒麟710由Cortex A73×4+Cortex A53×4組成,CPU主頻為2.2GHz,GPU為Mali-G51。

                  2018年5月,聯發科推出了中端芯片Helio P22,采用臺積電12nm FinFET工藝制造,CPU為8核A53,最高主頻2.0GHz。GPU采用PowerVR GE8320,頻率650MHz,最高支持1600x720(20:9)屏幕分辨率。

                  2018年6月,聯發科推出的中端芯片Helio P60表現不凡,吸引了OPPO和vivo等國產一線手機廠商的訂單,像OPPO R15、vivo X21i等機型都搭載了Helio P60處理器。這顆芯片同樣是定位中端,基于12nm制程工藝,并加入了人工智能技術。

                  2018年7月,聯發科又推出了Helio A 系列產品,并稱其把高端產品功能下放到了用戶基數龐大的大眾市場。該系列的首款產品為Helio A22,同樣采用12nm制程工藝,搭配CorePilot技術,內建主頻2.0 GHz的4核Cortex–A53,以及PowerVR GE圖形處理器。

                  在中國大陸,紫光展銳最近幾年在中端和中低端市場的拓展力度也很大,并逐步擴大著市場占有率,而在即將到來的5G市場,該公司推出了春藤510,采用了臺積電12nm制程工藝,同時支持SA(獨立組網)和NSA(非獨立組網)方式。

                  可見,聯發科是12nm制程中端手機芯片的主要玩家,來自DIGITIMES Research的統計和分析顯示,高通受中美貿易影響,預計今年第3和第4季度出貨量將分別較前季減少3.8%和2.7%,高通強化自主架構芯片,第4季度占高通整體出貨比重有望提升至64.6%。從目前的形勢來看,華為很可能將中端機種AP轉單聯發科,再加上OPPO、vivo等新品也多采用聯發科的AP,預計會帶動后者今年第3季度AP出貨量較前一季增加5.8%,其中,Cortex-A57以上平臺出貨比重至今年第4季度有望提升至39.2%。

                  除了手機處理器之外,2018年底,AMD的顯卡RX 590采用了12nm制程代工生產,而這款產品的代工廠為格芯和三星兩家。由于AMD與格芯的深厚關系,其很多芯片都是由格芯代工的,但隨著格芯宣布退出10nm及更先進制程的研發和投入,使得AMD不得不將先進產品分給了三星和臺積電代工,從而分散了格芯的訂單。

                  而在同一時期,另一家顯卡廠商NVIDIA則選擇了臺積電的12nm制程。

                  三國殺

                  臺積電的16nm制程經歷了16nm FinFET、16FF+和16FFC三代,之后進入了第四代16nm制程技術,此時,臺積電改變策略,推出了改版制程,也就是12nm技術,用以吸引更多客戶訂單,從而提升12吋晶圓廠的產能利用率。因此,臺積電的12nm制程就是其第四代16nm技術。

                  與前幾代相比,12nm具備更低漏電特性和成本優勢。與16nm相比,12nm制程不僅擁有更高的晶體管密度,而且在性能和功耗方面得到了進一步優化,有較大的升級幅度。對于臺積電來說,推出12nm工藝,不僅可以緩解10nm制程帶來的訂單緊張問題,而且還能在市場營銷上反擊三星、格芯、中芯國際等對手的14nm工藝,避免訂單流失。

                  格芯于2018年宣布退出10nm及更先進制程的研發,這樣,該公司的最先進制程就是12nm了。該公司是分兩條腿走路的,即FinFET和FD-SOI,這也充分體現在了12nm制程上,在FinFET方面,該公司有12LP技術,而在FD-SOI方面,有12FDX。12LP主要針對人工智能、虛擬現實、智能手機、網絡基礎設施等應用,利用了格芯在紐約薩拉托加縣Fab 8的專業技術,該工廠自2016年初以來,一直在大規模量產格芯的14nm FinFET產品。

                  由于許多連接設備既需要高度集成,又要求具有更靈活的性能和功耗,而這是FinFET難以實現的,12FDX則提供了一種替代路徑,可以實現比FinFET產品功耗更低、成本更低、射頻集成更優。

                  數據顯示,格芯的12FDX制程能夠以低于16nm FinFET 制程的功耗和成本,提供等同于10nm FinFET的性能,并且支持全節點縮放,使性能比FinFET 制程提升15%,功耗降低50%。而掩模成本也比10nm FinFET減少40%。格芯的12FDX制程在號稱成本、功耗等方面都優于臺積電主力16nm制程的情況下,臺積電推出了第四代16nm制程,也就是12nm制程,使得雙方的競爭進一步加劇,而格芯12FDX的量產時間要比臺積電的12nm制程晚一些,這些對于12FDX來說,在后續的市場競爭中,是個不小的考驗。

                  目前,格芯正在大力推廣其12nm制程,上周,該公司宣布開發出了基于Arm的3D高密度測試芯片,該芯片采用GF的12nm FinFET工藝制造,采用3D的Arm網狀互連技術,允許數據更直接地通往其他內核,最大限度地減少延遲。

                  格芯表示,他們的方法可以在每平方毫米上實現多達100萬個3D連接,使其具有高度可擴展性,并有望延長12nm工藝的壽命。目前來看,相對于7nm,12nm工藝更加成熟、穩定,因此,目前在3D空間上開發芯片更容易,而不必擔心如7nm制程可能帶來的問題。

                  三星方面,其晶圓代工路線圖中原本是沒有12nm工藝的,只有11nm LPP。不過,三星的11 LPP和格芯的12nm LP其實是“師出同門”,都是對三星14nm改良的產物,晶體管密度變化不大,效能則有所增加。因此,格芯的12nm LP與三星的12nm制程有非常多的共同之處,這可能也是AMD找三星代工12nm產品的原因之一。

                  如前文所述,AMD于去年推出了RX 590,這是該公司首款12nm GPU。三星加入該產品的代工行列,其12nm制程是為AMD定制化的,是將原來的14nm制程進行版本優化的結果。另外,AMD的第2代Ryzen處理器也是采用12nm制程工藝制造的。

                   結語

                  12nm制程本來不是一個競爭激烈的領域,但隨著格芯對其重視程度的提升,以及臺積電的強勢殺入,另外,市場需求,特別是中國大陸地區中端手機處理器需求的上漲,使得這一板塊在未來的兩三年很有看頭。

                  另外,別忘了,中芯國際不僅14nm FinFET制程已進入客戶風險量產階段,而且在2019年第一季度,其12nm制程工藝開發進入客戶導入階段,第二代FinFET N+1研發取得突破,進度超過預期,同時,上海中芯南方FinFET工廠順利建造完成,進入產能布建階段。這意味著用不了多久,一個新的12nm制程玩家將殺入戰團,新的競爭局面和變數值得期待。

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