一文讲透半导体28nm技术节点

滤波器 2024-08-08 18:05

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28nm技术节点在半导体制造领域具有重要的历史意义和广泛应用，其发展经历了多个关键阶段，并在市场中占据了重要地位。

28nm技术节点的发展可以追溯到2008年，当时UMC宣布了业界首款28nm SRAM芯片，这标志着28nm技术的初步实现。随后，台积电在2010年成功量产了28nm工艺，并迅速获得了市场的认可，特别是从iPhone 6开始，台积电的28nm制程得到了广泛应用。中芯国际则在2013年底推出了包含28nm HKMG和PolySiON工艺的多项晶圆流片服务。

28nm工艺技术在功耗控制和散热管理方面具有明显的优势。相较于更落后的40nm及以下制程，28nm工艺在频率调节、功耗控制和尺寸压缩方面表现优异。这使得28nm工艺在满足现代电子设备对能效要求的同时，还能保持较高的性能水平。

28nm技术节点主要应用于高性能、低功耗的移动和消费类应用（如平板电脑、智能电话、可穿戴设备等）、嵌入式系统以及FPGA等领域。例如，在2015年以后，28nm工艺开始大规模用于智能手机处理器和基带芯片和4G终端芯片，以满足TD-LTE产业的需求，并且随着TD-LTE的商用推广，未来可能会逐渐向更先进的制程演进。此外，Xilinx公司在28nm FPGA领域也取得了显著进展，通过采用HKMG工艺大幅降低了静态功耗并提升了系统性能。此外，对于智能汽车来说，芯片显然是不可缺少的重要部分，但其实相比14nm以下的先进制程，大部分车用芯片需要的是28nm以上的成熟制程。以汽车零组件里常见的MCU、CIS来看，基本上都是28nm、45nm以及65nm成熟制程的天下，只有诸如自动驾驶芯片等少数汽车芯片才需要用到先进制程。约有80％的车用芯片采用28nm以上成熟制程，仅有20％采用14nm以下先进制程。

从发展趋势来看，尽管先进制程技术（如14nm、10nm、7nm等）正在快速发展并逐步实现量产，但28nm技术仍然具有其独特的市场优势。从市场需求来看，28nm工艺因其成本效益高而广受欢迎。根据Gartner的数据，28nm平面器件的设计成本约为5130万美元，远低于更先进的7nm和14nm工艺。因此，许多客户选择转向28nm以降低设计成本和生产成本。例如，28nm FD-SOI技术提供了超低功耗、高密度SoC设计的解决方案，非常适合物联网、消费者多媒体、网络基础设施和汽车市场的需求。此外，28nm技术因其性能与成本的平衡而被称为“甜蜜节点”，大部分电子设备仍集中在这一技术节点上。

一次流片费用（万美元），资料来源：中信证券研究部调研、估测

各工艺节点每闸成本估计（2016），资料来源：IBSInc.（2016），中信证券研究部

从 28nm 节点左右开始，厂商在节点代号的命名出于营销考虑变得更加自由，台积电与三星节点之间没有明显迭代关系，英特尔则始终贯彻摩尔定律的规则为新制程节点命名。

英特尔、台积电、三星 14/16nm、10nm、7nm 工艺指标比较，资料来源：英特尔，TechInsights，Semiwiki，Siliconics, 中信证券研究部

全球主要28nm工艺节点的代工厂商有台积电、三星、联电、格芯、中芯国际、华虹集团等。主要分布在美国、日本、韩国、中国大陆、中国台湾等国家和地区。其中，台积电是全球28nm产能最大的晶圆代工厂，营收约占全球52%。

数据来源：芯谋研究整理，28nm节点晶圆制造及光刻材料市场研究 - 与非网

据统计，2021年全球半导体用光刻胶的市场规模为24.2亿美元，比2020年的21.1亿美元增长15%。2021年全球代工厂28nm光刻胶的市场规模约为1.58亿美元，占全球光刻胶总市场的6.5%。预计至2027年达到2.97亿美元，年均增速达11.1%。其中，2021年全球代工用28nm节点I line光刻胶规模约310万美元，仅占总市场的2%；KrF约4930万美元，占总市场的31%；ArF约1.05亿美元，占总市场的67%。

全球晶圆代工用28nm光刻胶市场规模（百万美元），数据来源：芯谋研究整理，28nm节点晶圆制造及光刻材料市场研究 - 与非网

全球28nm光刻胶按产品分结构，数据来源：芯谋研究整理，28nm节点晶圆制造及光刻材料市场研究 - 与非网

2021年国内代工市场28nm光刻胶的市场规模约为1280万美元，仅占全球28nm代工用光刻胶总市场的8.1%。预计至2027年中国代工用28nm光刻胶市场将达到5640万美元，年均增速达28.1%。其中，2021年中国代工用28nm节点I line光刻胶规模约20万美元，仅占总市场的2%；KrF约380万美元，占总市场的30%；ArF约870亿美元，占总市场的68%。