14nm制程的“卡脖子”效應

在技術迭代速度方面，半導體制程工藝步入14/16nm節點之后，需要采用FinFET工藝來抑制晶體管漏電和可控度降低的問題，由此導致技術開發難度和資本投入都大幅度增加，因此，這一門檻也被視為先進制程技術的準入標準。

14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、礦機ASIC、FPGA、汽車芯片等，對于各廠商而言，該制程也是收入的重要來源。

目前，具備14nm FinFET制程量產能力的晶圓廠主要有以下幾家：臺積電、三星、英特爾、格芯（GlobalFoundries）、聯電和中芯國際。而這些廠商都曾經被14nm制程“卡脖子”：臺積電被三星“卡”了一下，量產時間落后于對方；格芯和聯電的FinFET工藝都止步于14nm；英特爾則多年依靠14nm打天下，等待10nm制程量產；中芯國際的情況大家都懂。

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三星阻擊臺積電

三星與臺積電的全面競爭要追溯到早些年14nm制程的量產。

三星于2015年宣布正式量產14nm FinFET制程，先后為蘋果和高通代工過高端手機處理器。

2015~2016年，隨著14nm制程的逐步成熟，三星從臺積電那里奪得了不少大客戶訂單，收入頗豐。彼時的智能手機市場處于平臺期（開始出現衰退，但對相關產業鏈的影響有滯后效應），對于相關芯片的需求量還是比較旺盛。這兩方面因素，使得三星晶圓代工業務在2016年出現了大幅度增長。

稍微落后于三星，臺積電于2015下半年量產16nm FinFET制程。與三星和英特爾相比，盡管它們的節點命名有所不同，三星和英特爾是14nm，臺積電是16nm，但在實際制程工藝水平上處于同一世代。臺積電的16nm有多個版本，包括16nm FinFET、16nm FinFET Plus技術（16FF +）和16nm FinFET Compact技術（16FFC）。

量產后，臺積電16nm FinFET制程逐步追趕并超過當時在14nm工藝技術最強的英特爾。

而到了2017年，隨著臺積電16nm制程的進一步成熟，三星部分大訂單又被臺積電搶了回去；此外，全球智能手機市場全面衰退，其負面效應也開始顯現，對相關先進制程芯片的需求大減。這兩個因素導致三星晶圓代工業務在2017年銷售額同比增幅（4%）大幅下降。

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特色工藝雙雄止步14nm FinFET

與臺積電和三星你追我趕地追求先進制程工藝領先地位不同，格芯和聯電不約而同地將發展策略放在了特色工藝上，同時放棄了10nm及更先進制程的研發，在FinFET工藝方面，這兩家在14nm處達到了頂峰。

在全球五大晶圓代工廠商中，格芯的歷史最短（成立于2009年），是脫胎于傳統的IDM公司AMD，在經過了一系列的分拆、整合、并購和更名以后，形成了今天的格芯。

雖然有中東母公司的巨額投入，但格芯的盈利能力一直難以令人滿意。2018年，該公司正式對外宣布，放棄10nm及更先進制程技術的研發，將精力放在特色工藝技術研發，特別是SOI工藝技術上來。之后，該公司先后出售了幾項業務，以將資源集中于核心業務。

格芯制定了兩條工藝路線圖：一是FinFET，這方面，該公司有14LPP和新的12LPP；二是FD-SOI。格芯的14nm制程產線位于美國紐約州馬耳他，這里除了14nm，還有28nm的。主要用于代工高端處理器。目前來看，14nm產能占其總營收的比例較小。

聯電與格芯的策略非常相似，也于2018年宣布不再投入14nm FinFET以下先進制程技術的研發，將主要精力放在特色工藝技術和優化客戶服務水平上。這樣做，可以避開與臺積電硬碰硬式的競爭，提升資金利用效率。

聯電的14nm FinFET制程于2017年初開始量產，該公司還開發了第二套14nm平臺，但是，在繼續投資14nm制程方面，該公司持保守態度，因此，聯電的14nm制程營收占比只有3%左右，并不是其主力產線。

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英特爾的苦惱

自2015年正式推出14nm制程后，英特爾對其依賴了4年的時間，該制程也為這家半導體巨頭帶來了非常可觀的收入。從Skylake（14nm）、Kaby Lake（14nm+）、Coffee Lake（14nm++），到2018年推出的14nm+++，該公司一直在保持對14nm制程的更新。而英特爾原計劃在2016年推出10nm，但經歷了多次延遲，2019年才姍姍來遲，從這里也可以看出該公司對14nm制程的倚重程度。

在依靠14nm制程打天下的那個時段，產能不足是令英特爾最為頭疼的問題，不僅給該公司，還給其主要客戶，如戴爾、惠普和聯想等帶來了不少麻煩，2019年，因為英特爾遲遲不能交貨，使得戴爾等PC廠商不得不改變事先制定好的產品上市策略和節奏。這對雙方都是件尷尬的事。

14nm產能不足的問題不僅僅出現在2019年，在更早的時間就有苗頭，只是問題在2018和2019年較為集中地爆發出來。之所以如此，一方面是因為英特爾對先進制程工藝的要求較為嚴苛，對“摩爾定律”高度摩拜，幾乎是一絲不茍地按照每18~24個月，將CPU的晶體管數量和性能提升一倍的規律進行，在很長一段時期內是不打折扣的，這種策略與晶圓代工廠還是有區別的。畢竟彼時的英特爾是傳統的IDM模式，芯片的生產制造是一個完全面向內部的閉環系統，不需要面對各種各樣的Fabless客戶需求壓力。

另外，在堅定不移地遵循“摩爾定律”的情況下，英特爾對先進制程（10nm及7nm）的研發困難程度預估不足，導致10nm制程經過5年多的攻關才進入初步量產階段。這也是導致其14nm產能不足的一個重要原因，因為該公司在10nm上投入了大量資源，本來認為會按照事先制定的時間表量產，但事與愿違，量產時間一拖再拖，這打亂了該公司先進制程發展節奏，從而對14nm的推進產生了影響。因此，2018和2019年不斷傳出其14nm制程CPU要找外部晶圓代工廠代工生產的消息。

到了2019年11月，外媒稱，英特爾將部分CPU的生產訂單外包給了三星，這在很大程度上緩解了其14nm產能不足的問題。

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中國大陸14nm制程一路坎坷

相對于美、韓和中國臺灣地區，中國大陸在14nm制程方面是絕對的跟隨者，中芯國際經過多年的研發努力，取得了突破。

2019年初，中芯國際14nm FinFET進入客戶驗證階段，2019年第二季度在上海工廠投入新設備，下半年進入量產階段。

2019年2月，中芯國際聯席首席執行官梁孟松指出：“我們努力建立先進工藝全方位的解決方案，特別專注在FinFET技術的基礎打造，平臺的開展，以及客戶關系的搭建。目前，中芯國際14nm技術進入客戶驗證階段，產品可靠度與良率已進一步提升。同時，12nm的工藝開發也取得突破。”

據悉，中芯國際14nm制程量產主要分三個階段：第一階段是成本>ASP，第二階段成本與 ASP相抵，第三階段成本<asp。這三個階段需要控制產能逐步爬升，產品品類也需要慎重選擇。第一階段主要聚焦高端客戶、多媒體應用等，第二階段聚焦中低端移動應用，并且在 ai、礦機、區塊鏈等應用有所準備。第三階段為實現高="" asp，會發展射頻應用。

在2020年11月召開的第三財季說明會上，談到先進制程進展時，中芯國際表示：14nm良率已達業界量產水準，公司將持續提升產品和服務競爭力，引入更多國內外客戶。第二代先進工藝技術“N+1”穩步推進，正在做客戶產品驗證，已進行小量試產階段，產品應用主要為高性能運算，相對第一代，第二代技術平臺以低成本、客制化為導向，第二代相較14nm性能提升20%，功率減少57%，邏輯面積減少63%，集成系統面積減少55%。公司正在與海內外客戶合作10多個先進工藝流片項目，包含14nm及更先進工藝技術。

產能計劃方面，中芯國際一直秉持謹慎規劃原則，以市場和客戶需求為導向，統籌計劃與布建，先進制程產能規模相對較小。

 

而在中國大陸，無論是從芯片的量，還是對先進制程的渴求程度，華為海思無疑是排在首位的，這也與中芯國際14nm制程量產第一階段的目標非常吻合。由于受到美國貿易限制，海思來自于臺積電16nm制程芯片的代工產能難以保證，導入中芯國際是必然選擇。

在實現14nm制程量產后，由于美國加緊了對中國大陸晶圓廠購買美日歐先進半導體設備的限制，使得中芯國際無法得到EUV光刻機，因此，發展到14nm后，要想在更先進制程量產方面更進一步，非常困難。

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結語

目前，先進制程已經發展到了3nm，三星和臺積電分別于2022上半年和下半年宣布量產。相對而言，14nm制程已經很難被稱為先進制程，其在前文提到的各大晶圓廠營收中的占比也在逐年下降。

雖然不像成熟制程（28nm及以上）那樣具有廣闊且穩定的市場，也不像最先進制程（7nm及以下）那么吸引眼球，但14nm依然是不可或缺的，它似乎是一個沙漏的中間部分，雖然很細，不像兩頭（成熟制程和最先進制程）那么顯眼，卻是必不可少的，沒有它，整個沙漏將無法工作。