突發！28nm被徹底“掐斷”，國產化至暗時刻來了？
曾被視為最有希望今年量產化的28nm，迎來了美國制裁的“當頭一棒”。
作為半導體成熟制程與先進制程的重要分界線，近年來國內對28nm的突破可謂突飛猛進，無論是已經多次對外發聲的上微28nm光刻機，還是圍繞28nm芯片量產的供應鏈體系，都在迅速成型，已經成為芯片國產化之路上最有希望攻克的一道城池。
尤其對如今處境尷尬的國產芯片廠商來說，攻克28nm的意義尤其重大。畢竟，該制程的產品如今正廣泛應用于新能源汽車、自動駕駛、家電、通信等關鍵應用場景。特別是自動駕駛市場，據悉大多數中國的AI芯片參與者，采用的都是28nm制程。且當下中國很多新能源汽車制造商中，多數品牌的智能座艙、自動駕駛等芯片，也都將陸續升級到28nm甚至更高制程。由此可見，起碼在汽車領域，28nm制程已經成為中國汽車智能化的分水嶺。
但繼14nm以上先進制程被美禁令徹底掐斷之后，美方或許又發現國內在28nm領域已經嶄露頭角，于是順手補刀，出手遏制。近日臺媒爆料，中國臺灣晶圓代制造商臺積電、聯華電子，在大陸擴大28納米制程產能的設備，沒有獲得美國的供應許可。
不僅如此，中國臺灣的晶圓制造商若想把在臺的美國設備轉移至大陸工廠，也需要獲得美方的許可。意思舊設備轉移到大陸，也不行。目前美國尚無明令禁止這類設備轉移到大陸，但是臺灣的制造商在向美國申請時，美國沒有通過，這已經充分意味著美國要開始對中國28nm下手了！
先進制程之后 28nm為何也成“標靶”？
受益于工藝的成熟加之應用場景的異常廣泛，28nm成為此輪“缺芯潮”下產能要得最瘋的制程段。一方面，自2011年首獲量產以來至今，28nm的技術已在時間和場景上廣受市場驗證，成為從手機處理器、基帶、OTT盒子到智能電視甚至汽車座艙和自動駕駛等各路芯片量產不可或缺的制程段。據TrendForce調查顯示，2020年28nm及以上制程的產品線更加廣泛，包括CMOS圖像傳感器、小尺寸面板驅動IC、射頻元件、電視系統單芯片、WiFi及藍牙芯片等眾多需求增長，28nm訂單持續爆滿。
這也引得不少代工廠加緊擴充產能，比如數月前華虹半導體宣布建設一條工藝等級為90-65/55nm的生產線。以及今年3月18日，中芯國際發布公告稱公司與深圳市簽訂合作框架協議，中芯深圳將重點生產28nm及以上的集成電路和提供技術服務，最終實現每月約4萬片12吋晶圓產能，預計項目投資金額23.5億美元（折合152.75億元人民幣）。
各晶圓廠28nm及以下的量產能力，圖片源自Omdia
還有4月份，臺積電宣布斥資28.87億美元（折合187.19億元人民幣）擴充南京臺積電28nm產能的計劃，預計達到美元4萬片的生產規模。緊隨臺積電之后，聯電也召開線上會議，宣布投資約135.3億元人民幣擴充在臺南科學園區的12吋廠Fab12的28nm產能，28nm擴產高潮迭起。
另一方面，相比龐大的成熟制程陣營，先進制程的玩家尤為稀缺，無論是能量產先進制程的代工廠還是能盈利的IC設計廠商都遠不如28nm等成熟制程體量龐大，而且隨著PC、 NB、手機、車用需求暴增，驅動面板、驅動 IC、電源管理IC、MCU、 CIS 等芯片需求增加，很多廠商為拿到更多產能和提升產品效能，都已經轉向28nm。
畢竟，28nm自然有其受寵的優勢，據IBS的數據顯示，28nm之后芯片的成本迅速上升。28nm工藝的成本為0.629億美元，到了7nm和5nm，芯片的成本迅速暴增，5nm將增至4.76億美元，3nm就自不必說。
如此龐大的應用體量，自然也成為了美方籌謀已久的標靶。選擇在國內28nm自有產線可能正醞釀起步的當下來間接性“斷供”28nm，既能夠達到打壓國產28nm勢力的目的，也從不那么直白的角度順勢鉗制住了國內已經成熟的28nm生態，讓不少本土中國半導體企業的業務發展受到阻礙，進而讓國產28nm暫時無路可走。
況且，通過禁止臺積電、聯華電子將相關設備轉移到大陸進行產線擴充，也等同于是在間接性的搶奪當下本就異常緊缺的28nm產能。關鍵代工大廠的產線資源難以運抵國內，自然也使得這些廠商在大陸的擴產計劃暫時只能擱置，而擴產的代工廠一般都要一年多后才能正常生產，這也進一步打擊了很多大陸半導體企業未來數年的市場競爭力，尤其是當下勢頭正旺的智能汽車芯片領域，可謂“一箭三雕”。
車用芯片踏入先進制程時代 但28nm是國產化“主心骨”
智能手機之后，下一個備受熱捧的市場已確定為智能汽車場景，這也是美方這次間接性“限制令”的目的之一。畢竟，中國國內的汽車智能化市場發展十分迅猛，已經培養出了一批可以比肩國際大廠的本土汽車半導體企業，而這些企業采用的芯片制程大多也都是28nm以上。因此，通過掣肘大陸28nm的發展，可以達到制衡國產芯片壯大的目的。
的確，如今汽車芯片的制程趨勢已經逐步向高階先進制程領域快速挺進，尤其是7nm領域正迅速成熟，芯擎科技PMM高級總監蔣漢平在接受記者采訪時表示：“汽車芯片的制程趨勢變化包括了Machine Learning領域、Infotainment領域、Routing領域、傳統無線網絡基礎設施以及HPC。我們來看整個制程變化，Machine Learning現在是16納米到7/5納米，Infotainment是16納米到7納米，Routing是7納米到5納米，無線基礎架構是7納米到5納米。整體來看，7納米已經成為當下我們必須要面對的一個產品工藝節點，而且它也是一個完整的工藝節點。不管是良品率、工藝、經驗、生產制造還是車規，它都進入了一個完備的成熟期。”
而在具體的優勢層面，蔣漢平表示：“第一，芯片集成度更高。單位面積上的晶圓可以放置更多的邏輯門，同時封裝面積變小，這不僅節省了晶圓和封裝的成本也節省了PCB的成本以及后期成本。第二、芯片的耗電量更低。同樣大小的邏輯電路做出來，用更先進的工藝會導致耗電量更低。半導體器件的耗電量和電壓平方是成正比的，所以先進工藝開啟的電壓是比較低的，從而使得功耗更低。第三、響應速度更快。單管開斷速度更快，同樣的邏輯電路能夠跑到更高的主頻。第四、設計難度更大，容易對外形成技術壁壘和護城河。”
中國汽車工業協會副總工程師許海東
但對于國產汽車芯片企業來說，28nm依舊是當前的“主心骨”。正如中國汽車工業協會副總工程師許海東所說，“當前的汽車芯片不像消費類電子已經要大量用到7納米、5納米，現在主要還是14納米，甚至28納米，這些成熟制程在汽車行業內用起來根本是沒有問題的。因此，對于汽車芯片，國內應該主要解決28nm以上工藝芯片的生產，相信兩三年內就可以趕上。”這也充分說明了當前大熱的28nm對汽車芯片的重要性。
至暗時刻來臨！本土28nm實力究竟如何？
說到28nm產線的自主能力，就不得不提到當中兩大最關鍵且最具挑戰的環節，即刻蝕和光刻。但如今，刻蝕有中微、光刻有上微，這兩大設備一度被國內標榜為相關制程的芯片能否真正實現純國產化的關鍵。目前刻蝕機方面，中微已經走在全球前列，2020年就推出了5nm的刻蝕機，得到了臺積電、三星等主要代工廠的大量訂購。而且目前，中微公司的3nm刻蝕機也已經進入了規模量產階段，設計、制造、測試等都已經全部完成，這也意味著在關鍵的刻蝕領域，中國已經具備了本土化的能力。
但國產光刻機的進展可能就不那么樂觀了，雖然市場曾多次傳言上微的28nm光刻機已經在國內某大廠產線進行驗證，但截止目前也都僅僅只是傳聞，并未獲得官方的確認。作為國內唯一一家在28nm光刻機領域有所進展的企業，上微目前已量產的光刻機也只主要有 SSX600 和 SSX500 兩個系列，SSX600 系列步進掃描投影光刻機可滿足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 關鍵層和非關鍵層的光刻工藝需求，可用于 8吋線或 12 吋線的大規模工業生產。
SSB500 系列步進投影光刻機不僅適用于晶圓級封裝的重新布線（RDL）以及 Flip Chip 工藝中常用的金凸塊、焊料凸塊、銅柱等先進封裝光刻工藝，還可以通過選配背面對準模塊，滿足 MEMS 和 2.5D/3D 封裝的 TSV 光刻工藝需求。針對28nm的產品，目前暫無任何新的信息。
此前雖有觀點吹捧說清華大學研發出的SMBB光源，能讓國產光刻機一舉躍升到EUV級別，且三年內實現國產自主化。但歸根究底，這種觀點其實也都有些盲目樂觀，況且，國產光刻機即便實現量產，但要達到像在刻蝕領域那般與全球巨頭齊頭并進的水平依然需要很長的時間。
除此之外，像光刻過程中必備的光刻膠領域，目前也仍未能真正實現國產化。似乎，國內在該領域走得最靠前的半導體材料公司晶瑞股份，最早也是在今年1月19日花了1102.5萬美元才順利購得ASML XT1900 Gi型光刻機一臺，并將其運抵蘇州并成功搬入公司高端光刻膠研發實驗室，用于研發最高分辨率達28nm的高端光刻膠，目前也并未有新的進展。
好在近期，國產光刻機領域也得到了本土第一大科技企業華為的鼎力支持，華為旗下的哈勃科技投資有限公司入股了科益虹源，后者主要業務就是光刻機中的三大核心技術之一的光源系統，是國內第一、全球第三的193nm ArF準分子激光器企業。同時也是國產光刻機廠商上海微電子的光源系統供應商。此前消息也顯示，科益虹源還將與上海微電子整機單位共同完成28nm國產光刻機的集成工作。
當然，支持國產光刻機項目的如今已不止企業方面。政府層面也在加緊扶持，近期已有國家領導出面通過政府資金來推動國家級層面的光刻機項目研發，這也意味著這一“國之重器”的自主化正全面加速。相信未來在政企層面雙向加持之下，28nm純國產化產線指日可待。
