芯片难度接近理论极限，一文梳理主流先进制程发展情况

与非网 9 月 30 日讯，随着制程的进一步缩小，芯片制造的难度确实已经快接近理论极限了。

制程工艺是指 IC 内电路与电路之间的距离。制程工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的 IC 电路设计，意味着在同样大小面积的 IC 中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。

微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。芯片制造工艺在 1995 年以后，从 500 纳米、350 纳米、250 纳米、180 纳米、150 纳米、130 纳米、90 纳米、65 纳米、45 纳米、32 纳米、28 纳米、22 纳米、14 纳米、10 纳米、7 纳米、5 纳米，一直发展到未来的 3 纳米。下面，我们来梳理一下业界主流先进制程工艺的发展情况。

28nm

由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义，所以 20nm 以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志，而 28nm 作为最具性价比的制程工艺，具有很长的生命周期。

目前，行业内的 28nm 制程主要在台积电、格芯，联电，三星和中芯国际这 5 家之间竞争，另外，2018 年底宣布量产联发科 28nm 芯片的华虹旗下的华力微电子也开始加入竞争行列。

虽然高端市场会被 7nm、10nm 以及 14nm/16nm 工艺占据，但 40nm、28nm 等并不会退出。如 28nm~16nm 工艺现在仍然是台积电营收的重要组成部分，特别是在中国大陆建设的代工厂，就是以 16nm 为主。中芯国际则在持续提高 28nm 良率。

14/16nm

4nm 制程主要用于中高端 AP/SoC、GPU、矿机 ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。

目前来看，具有或即将具有 14nm 制程产能的厂商主要有 7 家，分别是：英特尔、台积电、三星、格芯、联电、中芯国际和华虹。

同为 14nm 制程，由于英特尔严格追求摩尔定律，因此其制程的水平和严谨度是最高的，就目前已发布的技术来看，英特尔持续更新的 14nm 制程与台积电的 10nm 大致同级。英特尔公司自己的 14nm 产能已经满载，因此，该公司投入 15 亿美元，用于扩大 14nm 产能。

三星方面，该公司于 2015 年宣布正式量产 14nm FinFET 制程，先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。目前来看，其 14nm 产能市场占有率仅次于英特尔和台积电。

台积电于 2015 下半年量产 16nm FinFET 制程。与三星和英特尔相比，尽管它们的节点命名有所不同，三星和英特尔是 14nm，台积电是 16nm，但在实际制程工艺水平上处于同一世代。

2018 年 8 月，格芯宣布放弃 7nm LP 制程研发，将更多资源投入到 12nm 和 14nm 制程。

联电方面，其 14nm 制程占比只有 3%左右，并不是其主力产线。

中芯国际方面，其 14nm FinFET 已进入客户试验阶段，2019 年第二季在上海工厂投入新设备，规划下半年进入量产阶段，未来，其首个 14nm 制程客户很可能是手机芯片厂商。据悉，2019 年，中芯国际的资本支出由 2018 年的 18 亿美元提升到了 22 亿美元。

华力微电子方面，该公司研发副总裁邵华发表演讲时表示，华力微电子今年年底将量产 28nm HKC+工艺，2020 年底将量产 14nm FinFET 工艺。

12nm

从目前的晶圆代工市场来看，具备 12nm 制程技术能力的厂商很少，主要有台积电、格芯、三星和联电。但联电于 2018 年宣布停止 12nm 及更先进制程工艺的研发。

10nm

到了 10nm 这个节点，行业玩家就只剩下台积电、三星和英特尔了。

总的来说，台积电还是领先的，其典型产品就是 2017 年为苹果代工的 A11 处理器。而三星也紧跟步伐，在 10nm 这个点，双方的进度相差不大，但总体水平，台积电仍然略胜一筹。

7nm

在 7nm，目前只有台积电和三星两家了，而且三星的量产时间相对于台积电明显滞后，像苹果、华为、AMD、英伟达这样的 7nm 制程大客户订单，几乎都被台积电抢走。在这种先发优势下，台积电的 7nm 产能已经有些应接不暇。

在 5nm 一下制程节点已经鲜有玩家了，目前只有台积电和三星这两家，台积电称将于明年量产 5nm，而三星似乎要越过 5nm，直接上 3nm。

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