半导体制造行业报告：半导体制程发展，从um级制造到nm级制造（61页）

行业报告下载 2020年07月07日 06:45 管理员

不管是逻辑芯片还是存储芯片，制程量级越低，技术难度越大，制作成本也越高。IBS 的数据显示：28nm 体硅器件的设计成本大致在 5130 万美元左右，而 7nm 芯片需要 2.98 亿， 5nm 则需要 5.42 亿美元，成本的增长速度越来越快。28nm 是半导体制程里性价比最高、长周期属性明显的制程。一方面，相较于 40nm 及更早期制程，28nm 工艺在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面具有明显优势。另一方面，由于 16nm/14nm 及更先进制程采用 FinFET 技术，维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大，每个逻辑闸的成本都高于 28nm，从前面制程成本比较的图中也可以看出，先进制程每一代成本都加速上升。随着成本不断上升，只有少数客户能够负担得起转向高级节点的费用。

28nm 工艺处于 32nm 和 22nm 之间，业界在 45nm 阶段引入了 high-k 值绝缘层/金属栅极（HKMG）工艺，在 32nm 处引入了第二代 high-k 绝缘层/金属栅工艺，这些为 28nm 的逐步成熟打下了基础。而在之后的先进工艺方面，从 22nm 开始采用 FinFET（鳍式场效应晶体管）等。28nm 正好处于制程过渡的关键点上，使其性价比高。 28nm 制程主要有 HKMG 工艺（金属栅极+高介电常数绝缘层 High-k 栅结构）和 poly/SiON 工艺（多晶硅栅+氮氧化碳绝缘层的栅极结构）。与传统的 Poly/SiON 工艺相比， HKMG 技术可以有效的改善驱动能力，进而提高晶体管的性能，同时大幅降低低栅极漏电量。Poly/SiON 工艺的特点是成本低，工艺简单，适合对性能要求不高的手机和移动设备。 HKMG 的优点是大幅减小漏电流，降低晶体管的关键尺寸从而提升性能，但是工艺相对复杂，成本与 Poly/SiON 工艺相比较高。

目前，虽然高端市场被 7nm、10nm 以及 14nm/16nm 工艺占据，但 40nm、28nm 等并不会退出。 28nm~16nm 工艺现在仍然是台积电的营收主力，中芯国际则在持续提高 28nm 良率。在下游需求方面，IoT/穿戴装置与面板驱动 IC 需求看涨。一方面，IoT 芯片功能大多以数据收集为主，功能单纯且需维持长时间使用并兼顾低价高量，因此多半集中在 28nm 以上的节点制造。