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1Xnm FinFET Technology is Facing Intensifying Competition, SMIC Carves Itself a Niche with “Characteristics of Production Technology (Chinese Version)

20 Jun 2016

2016年6月20日  華強電子網


中芯國際全球銷售及市場資深副總裁許天燊

 

物聯網商機大顯  大陸晶圓代工蓄勢待發

隨著全球半導體產業重心朝著亞太轉移,中國作為全球電子產品生產和消費基地的地位日漸牢固。國家大基金的成立,大型併購事件的完成,也從政策層面反映出國家對半導體產業的重視。

作為半導體產業鏈上重要的一環,大陸晶圓代工也取得了不小的進展,特別是在領先的8寸、12寸晶圓上面,以中芯國際、華力微電子、武漢新芯等為代表的大陸晶圓代工廠已經步入了國際競爭行列。

中 芯國際全球銷售及市場資深副總裁許天燊介紹稱,目前中芯12寸晶圓的訂單業務主要集中在邏輯和混合信號/射頻相關產品,包括應用程序/基帶/系統級芯片 /專用集成電路、射頻/無線網絡技術/相關組合以及調諧器和解調器等,主要應用在移動計算(如智能手機、平板電腦)和數字消費產品(如數字電視、機頂盒 等)上。

 

近幾年,物聯網產業迅速崛起,在巨大的市場機遇面前,國內半導體產業自然不能落後。物聯網大潮的到來,給晶 圓代工企業帶來了新的歷史機遇,向來技術和工藝相對落後的大陸晶圓代工,已經在這個機遇面前萌發出勃勃生機。不管是代工邏輯和混合信號/射頻芯片,還是 NOR Flash存儲芯片,抑或是CMOS圖像傳感芯片,都將在物聯網這一機遇面前煥發新的生機。

 

先進工藝挑戰尤甚  中芯國際以“特色工藝”開闢差異化之路

在工藝製程的演進方向上,半導體芯片公司的追求永無止境,目前高端處理器芯片、NAND Flash存儲芯片和FPGA等均已走向16nm、14nm甚至更高級別的技術節點。雖然對大部分大陸廠商來說,在先進工藝節點挑戰不小,但發展特色工藝是他們最大的競爭亮點。

中 芯國際許天燊表示,對於16nm、14nm 和10nm的製程, 技術上的挑戰在於,器件結構從傳統的二維平面形晶體管發展成三維鰭型立體形晶體管,工藝上隨之引進了一系列全新的關鍵技術,如多晶矽虛擬柵極平整化技術、 低介電常數側牆技術、三維源漏外延技術、自對準局域互聯技術和後段雙曝光金屬互聯技術等。

據記者了解,這些技術開發所需的設備和工藝研發本身就是挑戰,而應對這種挑戰一方面需要大量資金的投入,另一方面是要有強有力的研發團隊,而最為重要的是持續不斷的創新,只有創新才能不斷戰勝那些技術上的新挑戰。

相 對技術挑戰而言,良率所面臨的瓶頸來自於:工藝中的缺陷和納米顆粒的檢測技術,工藝及​​設備本身的穩定性和先進良率的分析測試手段。許天燊強調,為了應 對這些挑戰,首先要選好原材料,包括從高質量的晶圓,高純度的氣體和化學原料源頭上著手;其次是正確選擇與1Xnm工藝相對應的製造設備和工藝條件;第三 是選擇高精度的在線缺陷和顆粒檢測技術和設備;最後是持續不斷的優化工藝條件,降低工藝的不穩定性,提高芯片電學參數的一致性,從而提高芯片的良率。

記 者了解到,先進工藝和特色工藝“雙管齊下”,已成為大陸晶圓代工廠商普遍的佈局策略,中芯國際在大力發展28納米和FinFET(鰭式場效應晶體管)先進 工藝的同時繼續投資特色工藝,如電源管理芯片、射頻/無線技術、射頻前端模組、CMOS圖像傳感器、微機械系統/傳感器、嵌入式存儲器、新型存儲器等,這 些特色工藝是未來物聯網相關應用和市場需求的基石。

總的來看,在先進工藝方面,以中芯國際為代表的晶圓代工企業已經開始走向28nm級別, 並且中芯國際已經開始跟IMEC、高通、華為等國際國內巨頭合作研發14nm等更為先進的工藝,這是一大歷史性跨越。而在特色工藝環節,中芯國際深耕細 作,避開了與國際巨頭的正面競爭,走出了自己的差異化道路。

 

國內外客戶需求迥異  中芯國際應對有方

在半導體IC客戶需求方面,中國大陸客戶相對國際客戶有很多不同。在客戶服務上面,目前面臨的挑戰,是晶圓代工企業必須應對的難題。

中 芯國際許天燊表示,中國大陸客戶相對於國際客戶的差異在於:一是國內客戶需要更多的知識產權以及設計服務相關支持;二是,以前,國內客戶往往更側重於中低 端市場,然而現在客戶也在向中高端市場傾斜;三是,大多數國內客戶由於市場細分而對價格敏感,但由於體量小,需要更多代工夥伴的支持。然而,中芯國際在過 去幾年裡對國內客戶的扶持是不遺餘力的,大中華區的銷售額已接近50%,這有賴於我們跟大陸客戶之間的長期合作夥伴關係。

據悉,SMIC在 去年下半年實現28納米進入量產並且帶來收入,海外和國內的客戶目前對其28納米和40納米的需求很高。 “在28nm和40nm節點,去年年底,我們上海12寸厂和北京合資廠共有2萬片每月的產能,但這遠遠無法滿足客戶的需求。我們今年計劃在年底前將上海 12寸厂擴產至每月2萬片,同時北京合資廠計劃在年底前擴產至每月1萬8千片12寸產能。相應的,今年整個公司計劃投入25億美元的資本開支,主要用於 12寸產線的投入。

雖然在服務國內外客戶方面,中芯國際信心滿滿,但目前仍然面臨不小的挑戰。許天燊透露,主要挑戰之一是提高技術能力以滿 足客戶的設計和市場需求,同時,具備充足的產能以支持不同客戶。為了解決這些挑戰,中芯國際已經採取了創新大膽的措施。第一,中芯國際的技術發展戰略不再 是按照順序節點,而是多節點並行研發和聯合研發,通過聯合全球合作夥伴IMEC、華為、高通以縮短FinFET(鰭式場效應晶體管)技術研發週期。第二, 中芯國際還不斷投資資本支出,用於擴充深圳廠的8寸晶圓和北京廠的12寸晶圓產能。

許天燊還告訴記者,作為國內最大、最先進的集成電路純代 工廠,中芯國際在中國的戰略很明確:“助力客戶成功,與中國市場共成長”。要做到這一點,特別是為中國客戶,就要繼續支持技術和做好知識產權準備。例如, 中芯以前的IP發展戰略往往先支持COT模式,再是FOT模式,然而現在為了加速,中芯可同時為COT和FOT類型的客戶開發IP。這將大大有助於中國的 設計公司縮短等待IP的時間,因為國內大部分主要是FOT型的客戶。

在產能支持方面,中芯也在戰略上扶持國內客戶,滿足他們的需求,以形成 共贏多贏的局面。從公司的財務業績可以看出,中芯國際的策略取得了成功,2015年中國區客戶銷售額已經超過十億美元,接近全年收入的50%。此外,根據 工信部官方統計,中芯國際已成為連續五年來國內本土無晶圓設計公司的最佳代工合作夥伴。

中芯國際FinFET(鰭式場效應晶體管)技術起步較晚,與對的合作者有對的合作成為重中之重。中芯國際和IMEC、華為、高通的合作關係,將幫助其加快技術成熟度,大大縮短研發週期,及早佈局於未來市場。

未來:摩爾定律或難再持續  FinFET推高成本是最大挑戰

2016 年,經濟形勢仍然嚴峻,智能手機和PC等終端市場需求趨緩,從目前的發展趨勢來看,今後幾年整個晶圓代工行業將會面臨的最大挑戰仍在於工藝製程的無止境延 續。中芯國際許天燊坦言,由於先進技術成本不斷增高,並不是所有的IC設計公司將能夠負擔得起FinFET(鰭式場效應晶體管)技術,只有大型的IC設計 公司有足夠的體量來支付巨資,才有可能繼續往前走。

“從技術的角度來看,最大的挑戰之一是摩爾定律是否能持續下去,而尖端/前沿技術成本不斷增加,以至於越來越少的集成電路設計公司能夠繼續投資。從經濟的角度來看,最大的挑戰是研發和產能建設方面的投資力度。 ”許天燊說。

在 12寸晶圓節點上,2016年全球晶圓代工企業的競爭格局會有一些變化。許天燊稱,今年,在20納米以下的競爭格局基本不變,依然是台積、三星和英特爾。 28納米以上的話,因為強勁的需求和廣泛的客戶群,前景利好,中芯預計今年銷售收入將增加20%。中芯不會盲目地追趕先進技術,而是在滿足盈利這個前提下 一步一個腳印,穩紮穩打。

記者獲悉,在12寸晶圓上面,中芯國際的重點是應用程序/基帶/系統級芯片、混合信號/射頻相關產品以及嵌入式閃 存。未來,將擴充12寸晶圓產品的潛在領域,如射頻技術、電源管理芯片、嵌入式存儲器的相關產品。其競爭優勢有三,一是全球少數能提供28納米及以下先進 技術產品的純晶圓代工企業;二是能提供一站式半導體製造服務;三是持續投資研發、知識產權和產能,以支持客戶不斷增長的需求。

綜上所述,國 家政策的利好,點燃了中國大陸集成電路產業又一次騰飛的熱情,而物聯網時代的開啟,為大陸晶圓代工與國際巨頭同步競爭打開了新的窗口。在半導體工藝製程微 縮逐漸逼近極限之時,中芯國際立足先進工藝,並依托特色工藝開闢了差異化之路,這是一大突破和跨越。相信未來,在國家政策的大力扶持和企業自身的努力之 下,以中芯國際為代表的大陸集成電路企業將創造出新的驚喜!