突发！28nm被彻底“掐断”，国产化至暗时刻来了？

      曾被视为最有希望今年量产化的28nm，迎来了美国制裁的“当头一棒”。

　　作为半导体成熟制程与先进制程的重要分界线，近年来国内对28nm的突破可谓突飞猛进，无论是已经多次对外发声的上微28nm光刻机，还是围绕28nm芯片量产的供应链体系，都在迅速成型，已经成为芯片国产化之路上最有希望攻克的一道城池。

　　尤其对如今处境尴尬的国产芯片厂商来说，攻克28nm的意义尤其重大。毕竟，该制程的产品如今正广泛应用于新能源汽车、自动驾驶、家电、通信等关键应用场景。特别是自动驾驶市场，据悉大多数中国的AI芯片参与者，采用的都是28nm制程。且当下中国很多新能源汽车制造商中，多数品牌的智能座舱、自动驾驶等芯片，也都将陆续升级到28nm甚至更高制程。由此可见，起码在汽车领域，28nm制程已经成为中国汽车智能化的分水岭。

       但继14nm以上先进制程被美禁令彻底掐断之后，美方或许又发现国内在28nm领域已经崭露头角，于是顺手补刀，出手遏制。近日台媒爆料，中国台湾晶圆代制造商台积电、联华电子，在大陆扩大28纳米制程产能的设备，没有获得美国的供应许可。

       不仅如此，中国台湾的晶圆制造商若想把在台的美国设备转移至大陆工厂，也需要获得美方的许可。意思旧设备转移到大陆，也不行。目前美国尚无明令禁止这类设备转移到大陆，但是台湾的制造商在向美国申请时，美国没有通过，这已经充分意味着美国要开始对中国28nm下手了！

　　先进制程之后 28nm为何也成“标靶”？

　　受益于工艺的成熟加之应用场景的异常广泛，28nm成为此轮“缺芯潮”下产能要得最疯的制程段。一方面，自2011年首获量产以来至今，28nm的技术已在时间和场景上广受市场验证，成为从手机处理器、基带、OTT盒子到智能电视甚至汽车座舱和自动驾驶等各路芯片量产不可或缺的制程段。据TrendForce调查显示，2020年28nm及以上制程的产品线更加广泛，包括CMOS图像传感器、小尺寸面板驱动IC、射频元件、电视系统单芯片、WiFi及蓝牙芯片等众多需求增长，28nm订单持续爆满。

　　这也引得不少代工厂加紧扩充产能，比如数月前华虹半导体宣布建设一条工艺等级为90-65/55nm的生产线。以及今年3月18日，中芯国际发布公告称公司与深圳市签订合作框架协议，中芯深圳将重点生产28nm及以上的集成电路和提供技术服务，最终实现每月约4万片12吋晶圆产能，预计项目投资金额23.5亿美元（折合152.75亿元人民币）。

各晶圆厂28nm及以下的量产能力，图片源自Omdia

　　还有4月份，台积电宣布斥资28.87亿美元（折合187.19亿元人民币）扩充南京台积电28nm产能的计划，预计达到美元4万片的生产规模。紧随台积电之后，联电也召开线上会议，宣布投资约135.3亿元人民币扩充在台南科学园区的12吋厂Fab12的28nm产能，28nm扩产高潮迭起。

　　另一方面，相比庞大的成熟制程阵营，先进制程的玩家尤为稀缺，无论是能量产先进制程的代工厂还是能盈利的IC设计厂商都远不如28nm等成熟制程体量庞大，而且随着PC、 NB、手机、车用需求暴增，驱动面板、驱动 IC、电源管理IC、MCU、 CIS 等芯片需求增加，很多厂商为拿到更多产能和提升产品效能，都已经转向28nm。

　　毕竟，28nm自然有其受宠的优势，据IBS的数据显示，28nm之后芯片的成本迅速上升。28nm工艺的成本为0.629亿美元，到了7nm和5nm，芯片的成本迅速暴增，5nm将增至4.76亿美元，3nm就自不必说。

　　如此庞大的应用体量，自然也成为了美方筹谋已久的标靶。选择在国内28nm自有产线可能正酝酿起步的当下来间接性“断供”28nm，既能够达到打压国产28nm势力的目的，也从不那么直白的角度顺势钳制住了国内已经成熟的28nm生态，让不少本土中国半导体企业的业务发展受到阻碍，进而让国产28nm暂时无路可走。

　　况且，通过禁止台积电、联华电子将相关设备转移到大陆进行产线扩充，也等同于是在间接性的抢夺当下本就异常紧缺的28nm产能。关键代工大厂的产线资源难以运抵国内，自然也使得这些厂商在大陆的扩产计划暂时只能搁置，而扩产的代工厂一般都要一年多后才能正常生产，这也进一步打击了很多大陆半导体企业未来数年的市场竞争力，尤其是当下势头正旺的智能汽车芯片领域，可谓“一箭三雕”。

　　车用芯片踏入先进制程时代 但28nm是国产化“主心骨”

　　智能手机之后，下一个备受热捧的市场已确定为智能汽车场景，这也是美方这次间接性“限制令”的目的之一。毕竟，中国国内的汽车智能化市场发展十分迅猛，已经培养出了一批可以比肩国际大厂的本土汽车半导体企业，而这些企业采用的芯片制程大多也都是28nm以上。因此，通过掣肘大陆28nm的发展，可以达到制衡国产芯片壮大的目的。

　　的确，如今汽车芯片的制程趋势已经逐步向高阶先进制程领域快速挺进，尤其是7nm领域正迅速成熟，芯擎科技PMM高级总监蒋汉平在接受记者采访时表示：“汽车芯片的制程趋势变化包括了Machine Learning领域、Infotainment领域、Routing领域、传统无线网络基础设施以及HPC。我们来看整个制程变化，Machine Learning现在是16纳米到7/5纳米，Infotainment是16纳米到7纳米，Routing是7纳米到5纳米，无线基础架构是7纳米到5纳米。整体来看，7纳米已经成为当下我们必须要面对的一个产品工艺节点，而且它也是一个完整的工艺节点。不管是良品率、工艺、经验、生产制造还是车规，它都进入了一个完备的成熟期。”

　　而在具体的优势层面，蒋汉平表示：“第一，芯片集成度更高。单位面积上的晶圆可以放置更多的逻辑门，同时封装面积变小，这不仅节省了晶圆和封装的成本也节省了PCB的成本以及后期成本。第二、芯片的耗电量更低。同样大小的逻辑电路做出来，用更先进的工艺会导致耗电量更低。半导体器件的耗电量和电压平方是成正比的，所以先进工艺开启的电压是比较低的，从而使得功耗更低。第三、响应速度更快。单管开断速度更快，同样的逻辑电路能够跑到更高的主频。第四、设计难度更大，容易对外形成技术壁垒和护城河。”

中国汽车工业协会副总工程师许海东

　　但对于国产汽车芯片企业来说，28nm依旧是当前的“主心骨”。正如中国汽车工业协会副总工程师许海东所说，“当前的汽车芯片不像消费类电子已经要大量用到7纳米、5纳米，现在主要还是14纳米，甚至28纳米，这些成熟制程在汽车行业内用起来根本是没有问题的。因此，对于汽车芯片，国内应该主要解决28nm以上工艺芯片的生产，相信两三年内就可以赶上。”这也充分说明了当前大热的28nm对汽车芯片的重要性。

　　至暗时刻来临！本土28nm实力究竟如何？

　　说到28nm产线的自主能力，就不得不提到当中两大最关键且最具挑战的环节，即刻蚀和光刻。但如今，刻蚀有中微、光刻有上微，这两大设备一度被国内标榜为相关制程的芯片能否真正实现纯国产化的关键。目前刻蚀机方面，中微已经走在全球前列，2020年就推出了5nm的刻蚀机，得到了台积电、三星等主要代工厂的大量订购。而且目前，中微公司的3nm刻蚀机也已经进入了规模量产阶段，设计、制造、测试等都已经全部完成，这也意味着在关键的刻蚀领域，中国已经具备了本土化的能力。

       但国产光刻机的进展可能就不那么乐观了，虽然市场曾多次传言上微的28nm光刻机已经在国内某大厂产线进行验证，但截止目前也都仅仅只是传闻，并未获得官方的确认。作为国内唯一一家在28nm光刻机领域有所进展的企业，上微目前已量产的光刻机也只主要有 SSX600 和 SSX500 两个系列，SSX600 系列步进扫描投影光刻机可满足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求，可用于 8吋线或 12 吋线的大规模工业生产。

        SSB500 系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线（RDL）以及 Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺，还可以通过选配背面对准模块，满足 MEMS 和 2.5D/3D 封装的 TSV 光刻工艺需求。针对28nm的产品，目前暂无任何新的信息。

　　此前虽有观点吹捧说清华大学研发出的SMBB光源，能让国产光刻机一举跃升到EUV级别，且三年内实现国产自主化。但归根究底，这种观点其实也都有些盲目乐观，况且，国产光刻机即便实现量产，但要达到像在刻蚀领域那般与全球巨头齐头并进的水平依然需要很长的时间。

　　除此之外，像光刻过程中必备的光刻胶领域，目前也仍未能真正实现国产化。似乎，国内在该领域走得最靠前的半导体材料公司晶瑞股份，最早也是在今年1月19日花了1102.5万美元才顺利购得ASML XT1900 Gi型光刻机一台，并将其运抵苏州并成功搬入公司高端光刻胶研发实验室，用于研发最高分辨率达28nm的高端光刻胶，目前也并未有新的进展。

　　好在近期，国产光刻机领域也得到了本土第一大科技企业华为的鼎力支持，华为旗下的哈勃科技投资有限公司入股了科益虹源，后者主要业务就是光刻机中的三大核心技术之一的光源系统，是国内第一、全球第三的193nm ArF准分子激光器企业。同时也是国产光刻机厂商上海微电子的光源系统供应商。此前消息也显示，科益虹源还将与上海微电子整机单位共同完成28nm国产光刻机的集成工作。

　　当然，支持国产光刻机项目的如今已不止企业方面。政府层面也在加紧扶持，近期已有国家领导出面通过政府资金来推动国家级层面的光刻机项目研发，这也意味着这一“国之重器”的自主化正全面加速。相信未来在政企层面双向加持之下，28nm纯国产化产线指日可待。