尽管消费性电子需求持续疲弱,但服务器、高性能计算、车用与工控等领域的产业结构性需求增长,成为支持中长期晶圆代工市场增长的关键动能。美企如今还能获得90nm芯片工艺订单,足以说明一点:无论是先进工艺芯片,还是成熟工艺芯片,都有其制造的必要性,只是侧重于不同的实际应用层面。

一直以来,芯片在工艺上的热点话题主要集中在台积电、三星争夺3nm及更先进的工艺上。固然,芯片工艺是越先进越好,毕竟更高的技术壁垒,更能掌控竞争的主动权。然而,伴随消费电子市场需求逐渐趋向疲软,先进工艺的芯片需求量势必也会下滑,一些更成熟的芯片工艺也正得到青睐。

近日,美国晶圆厂SkyWater宣布获得美国国防部下属的DARPA的进一步资助,后者将给予2700万美元以推动开发90nm战略抗辐射 (RH90) FDSOI技术平台,总的投资计划高达1.7亿美元。在当前主流芯片普遍在28nm左右工艺节点背景下,90nm竟然还有市场空间,确实让人感到一些意外。不过,有一点值得关注,也需得到进一步证实,该企业利用一些新技术,让90nm工艺实现50倍于7nm工艺芯片!

芯片工艺非要那么先进吗?

28nm是成熟制程与先进制程的分界线。28nm及以上的制程工艺被称为成熟制程;28nm以下的制程工艺被称为先进制程。成熟制程芯片很大部分在8英寸晶圆上生产。

根据英特尔的数据统计,1971年的4004处理器上有2300个晶体管,但到了1997年时,公司的Pentiumll处理器上已经有750万个晶体管,26年的时间内足足增加了3200倍。而到了现在,苹果手机所采用的A15芯片的晶体管数量已经达到了150亿个,同时性能也越来越强大。根据晶圆代工龙头企业台积电的制程数据,可以看出,随着时间的增加,其制程工艺越来越先进,芯片上容纳的晶体管数量也越来越多。

从性能上来说,的确得承认先进制程的优越。芯片厂商不断研发技术寻求突破,也是种良性竞争。未来,人们才能用上更先进的科技产品,比如手机、电脑等。

不过,这不代表成熟制程没有市场了。对于很多半导体企业来说,并不需要7nm、5nm、3nm这样的先进制程。很多时候28nm的成熟制程就已经够用了,工艺更加成熟,成本也更低。据IHS Markit预测,2025年全球晶圆代工市场规模将达861亿美元,其中成熟制程市场规模将达431亿美元。而近年来,台积电、三星等多家芯片制造厂商也将成熟制程芯片作为主战场,纷纷扩产,可见成熟制程的市场占比十分巨大,仍有较大发展空间。

据市场研究机构TrendForce发布的最新研究报告显示,尽管消费性电子需求持续疲弱,但服务器、高性能计算、车用与工控等领域的产业结构性需求增长,成为支持中长期晶圆代工市场增长的关键动能。而美企如今还能获得90nm芯片工艺订单,足以说明一点:无论是先进工艺芯片,还是成熟工艺芯片,都有其制造的必要性,只是侧重于不同的实际应用层面。

值得关注的改变行业规则的技术

目前,在先进芯片工艺上,美国厂商也落后于台积电、三星了,这两家量产或者即将量产的7nm、5nm及3nm遥遥领先。然而,美国似乎还有更多的计划,并不一定要在先进工艺上超越它们,甚至准备逆行,复活90nm工艺,制造出来的芯片性能是7nm芯片的50倍。对于一直在芯片工艺陪跑的中国大陆芯片业者,这一点也值得关注。

相比台积电、三星、Intel等半导体公司,SkyWater不仅规模小,而且资历也浅,2017年成立,晶圆厂主要来源于赛普拉斯半导体公司的芯片制造部门,工艺并不先进,主要生产130nm及90nm,部分先进芯片才到65nm级别。

然而,该企业却得到了美国DARPA的青睐,成立没多久就开始参与后者的ERI电子复兴计划,该计划在5年内投资15亿美元,推动美国半导体行业发展。

ERI计划中,SkyWater并没有追求技术更强但更昂贵的先进工艺,而是用90nm工艺制造3D SoC芯片,通过集成电阻RAM、碳纳米管等材料实现更强的性能,性能可达7nm芯片的50倍。

当然,这些技术现在还没有实现完全突破,毕竟这样的做法是之前没有的,一旦成功了,可能是改变半导体行业规则的新技术。

本文内容参考快科技、CNMO、搜狐资料综合报道

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