在摩爾定律的指引下，集成電路的線寬不斷縮小，基本上是按每兩年縮小至原尺寸的70%的步伐前進。如2007年達到45nm，2009年達到32nm，2011年達到22nm。但是到了2013年的14nm時開始出現(xiàn)偏差，英特爾原先承諾的量產(chǎn)時間推遲。

Fabless大廠Altera 2013年把它原來交由臺積電生產(chǎn)的14nm代工訂單轉給英特爾，這一事件曾經(jīng)引起業(yè)界一陣躁動。但是由于英特爾14nm量產(chǎn)的推遲，風向又開始轉向，傳說將把訂單轉回給臺積電代工。這一事件反映出，集成電路微縮之路未來的前進規(guī)則將要改變。兩年的周期很難再維持下去，存在兩種可能性：一種是延長時間，另一種是把30%的縮小比例減緩一些。

之所以單把28nm提出來講，是因為產(chǎn)業(yè)界在從45nm向下演進時，原本公認的32nm節(jié)點并未成熟，反而又向前延伸了一步，達到28nm，中間跳過32nm。因此28nm這個節(jié)點非常特殊，估計28nm制程的生存周期會相當長。另外，在SoC中包括嵌入式SRAM(eSRAM)、I/O及其他邏輯功能時，在大部分情況下28nm是最優(yōu)化成本。甚至有人計算得出這樣的結論：28nm以下集成電路的成本沒有下降反而上升。這說明28nm已經(jīng)是一個臨界點了，摩爾定律到達28nm后，實際已經(jīng)面臨終結。

28nm既然如此特殊，自然值得仔細研究一下。

28納米工藝角逐

28nm制程主要有兩個工藝方向：高性能型和低功耗型。而高性能型才是真正的高介電常數(shù)金屬閘極工藝。

目前，28nm制程主要有兩個工藝方向：High Performance(HP，高性能型)和Low Power(LP，低功耗型)。LP低功耗型是最早量產(chǎn)的，不過它并非Gate-Last后柵工藝，還是傳統(tǒng)的SiON(氮氧化硅)介質和多晶硅柵極工藝，優(yōu)點是成本低，工藝簡單，適合對性能要求不高的手機和移動設備。而HP才是真正的高介電常數(shù)金屬閘極(HKMG)+ Gate-Last工藝，又可細分為HP、HPL(Low Power)、HPM(Moblie)三個方向。HP工藝擁有最好的每瓦性能比，頻率可達2GHz以上;HPL的漏電流最低，功耗也更低;HPM主要針對移動領域，頻率比HPL更高，功耗也略大一些。

高通是第一家量產(chǎn)28nm制程的移動芯片廠商，2013年是28nm制程的普及年。

Intel一直是以技術領先為導向的，雖然自己的CPU在移動通信領域中不太受歡迎，但是其最先使用HKMG+Gate-Last工藝，又最先量產(chǎn)3D晶體管，其制程領先對手可以按代來計算。目前移動通信領域與Intel展開合作的公司不是太多。

TSMC受到移動終端芯片廠商的青睞，長期以來霸占著集成電路代工市場占有率的第一名。高通驕龍800就采用了TSMC的28nm HPM HKMG這一最高標準，而高通MSM8960和聯(lián)發(fā)科四核芯片MT6589T以及聯(lián)芯、展訊等廠商的芯片使用的則是TSMC相對較差的28nm LP工藝。據(jù)說，MTK的MT6588和八核芯片MT6592采用的是TSMC的28nm級別最好的HPM工藝。

臺積電共同執(zhí)行長魏哲家在此前召開的法說會上提及，相較于采用Poly/SiON技術的28LP制程，28HPM在相同功耗下可提升30%的運算速度，而在相同運算速度下，則可降低15%功耗。因此，28HPM制程成為移動裝置芯片的首選。

臺積電去年開始量產(chǎn)28nm HKMG技術的28HPM制程，下半年受到高端智能手機銷售力道減緩的影響，產(chǎn)能利用率出現(xiàn)松動，但因競爭對手一直無法在28nm HKMG制程上達到如臺積電一樣的高良品率，隨著今年全球景氣逐步復蘇，以及新款移動裝置需求轉強，臺積電今年已拿下100個設計定案(tape-outs)。

臺積電的28nm產(chǎn)能今年沒有太大的擴產(chǎn)幅度，但因在HKMG技術上領先同業(yè)，28nm營收今年仍可能有至少20%成長，預估可為臺積電帶來超過1600億元新臺幣的營收。

從全球代工領域看，美林證券說臺積電在28nm上的市場占有率超過90%。在2013年第四季度，它的28nm占營收的34%。

三星發(fā)展勢頭迅猛，長期以來都為自家芯片和蘋果A系列移動芯片提供集成電路制造服務。三星較早采用HKMG工藝，在業(yè)界進入HKMG時代之初，又秘密研發(fā)后柵極工藝。三星目前的28nm級別制程使用的是HKMG柵極和前柵極工藝。三星自家的Exyons5系列芯片和蘋果的A7都是采用的此種工藝。近日報道三星電子已擴大其28nm的代工，可提供RF的代工生產(chǎn)能力。

盡管Global Foundries的發(fā)言人在IDEM會上大肆宣傳其28nm工藝是基于gate-first HKMG工藝基礎，但他又表示：“我們也本著特事特辦的精神，正在為滿足某些特殊客戶的特殊請求而為某些特殊產(chǎn)品提供基于28nm Poly/SiON制程的代工，這類產(chǎn)品并不需要HKMG技術帶來的性能提升和降低漏電的優(yōu)勢?！?/p>

Global Foundries還稱目前已經(jīng)有多家客戶的芯片產(chǎn)品處于硅片驗證階段，而且公司旗下的德累斯頓Fab1工廠也已經(jīng)在測試相關的原型芯片，很快便會進入試產(chǎn)階段。

Global Foundries與臺積電目前因所用的HKMG工藝的不同而在市場上火藥味很濃：Global Foundries在28nm上會使用gate first型HKMG工藝，而臺積電則會使用Gate-last HKMG工藝。Global Foundries還宣稱自己的Gate first HKMG工藝在成本方面要比臺積電的Gate-last HKMG工藝節(jié)能約10%～15%。

聯(lián)電苦熬一年多的28nm制程近期取得重大突破，承接了先進網(wǎng)通及高端手機芯片的關鍵HKMG制程，且已獲全球第二大IC設計商博通(Broadcom)認證，今年第二季度開始接單投片，營運出現(xiàn)大轉機。

聯(lián)電去年即已建成28nm HKMG約1.5萬片月產(chǎn)能，但短期內仍難撼動臺積電在28nm上的領先優(yōu)勢，但對聯(lián)電而言意義重大。

設備商透露，聯(lián)電28納米HKMG去年積極追趕臺積電腳步，并采取“T-Like”模式，爭取成為臺積電客戶的第二供應來源，但進展不如預期，也使聯(lián)電去年28nm制程營收占比還只是個位數(shù)。

另外，中芯國際近來也不斷地傳出好消息，在MWC會上，高通總裁談及高通與中芯國際在28nm工藝上的合作，稱這對產(chǎn)業(yè)將有著深遠意義。“高通已將最先進的28nm制程技術引入到中芯國際。我們以前在海外跟其他的半導體客戶有基于28nm的合作，便把這些合作的經(jīng)驗帶到中國，與中芯國際進行分享，希望借此能夠加快中芯國際在采用更先進半導體制程方面的速度，達到快速成長和共贏。目前，我們跟中芯國際的28nm合作已經(jīng)有商用的產(chǎn)品了，并且產(chǎn)品已經(jīng)大量出貨?！盵!--empirenews.page--]

另一家重郵信科近水樓臺，依靠著與三星的戰(zhàn)略合作伙伴關系，其包括赤兔6310和赤兔8320在內的赤兔系列芯片都采用了三星先進的HKMG柵極LP工藝。

中國必須攻克28nm難關

開發(fā)28nm工藝需要巨額的研發(fā)經(jīng)費，在初始階段企業(yè)是無法單獨承擔的，迫切需要國家的經(jīng)費支持。

無論IDM還是fabless，都把28nm工藝制程看做是未來實現(xiàn)盈利的重要手段，因此競爭會非常激烈。盡管中國處于后進者地位，但是也必須加入，不可退縮。

業(yè)界有部分人認為，從性價比角度講，除非有特殊的應用，否則28nm可能是最優(yōu)化的一個制程。特殊應用大抵只有兩種情形：一種是數(shù)量巨大的產(chǎn)品，如memory、CPU與FPGA等;另一種是特定的低功耗或者高頻率的SoC需求。

因此，歸納起來有以下幾點體會;

一是不能操之過急，不要急于擴大28nm的產(chǎn)能。一定要待技術成熟以及市場有需求之后再進行，通常這個周期也就9到12個月。

二是先進技術是買不來的，必須要自己努力攻克難關。28nm工藝制程有難度，不會如90nm轉進65nm那樣輕松，也不要指望某個公司會把28nm技術無償轉讓。另外開發(fā)28nm工藝需要數(shù)億美元的研發(fā)經(jīng)費，在初始階段企業(yè)是無法單獨承擔的，迫切需要國家的經(jīng)費支持。

三是28nm之后的下一代工藝制程是否繼續(xù)跟進?需要仔細斟酌，這將是一個綜合平衡利弊的結果。