近日,中芯国际公布了截至2020年6月30日未经审计的第二季度财报。财报中显示:
2020年第二季的销售额为938.5百万美元,相较于2020年第一季的904.9百万美元增加3.7%,相较于2019年第二季的790.9百万美元增加18.7%。
2020年第二季毛利为248.6百万美元,较2020年第一季的233.6百万美元增加6.4%,较2019年第二季的151.2百万美元增加64.5%。
2020年第二季毛利率为26.5%,相比2020年第一季为25.8%,2019年第二季为19.1%。
从财报上看,中芯国际整体业绩的表现还是很优秀的。
28纳米工艺的“黄金线”
随着半导体制造技术的进步,芯片制程越做越小,性能也在不断提升。但并非所有芯片设计公司都会选择最先进的半导体制造工艺。根据《2019集成电路行业研究报告》中的数据显示,先进制程占据了48%的市场份额,而其它成熟工艺则占据了52%的市场份额。如果将28nm工艺也视作“成熟工艺”的话,成熟工艺的市场份额就更大了。可以说,成熟工艺才是业界的主流。
在谈28纳米工艺之前,先提一下FinFET。FinFET中文名为鳍式场效应晶体管,是一种新的互补式金氧半导体晶体管。FinFET的命名是根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性,中芯国际的14nm工艺就使用了这种结构。
FinFET结构示意图
FinFET结构的沟道区域是一个被栅极包裹的鱼鳍状半导体。从图上源极到漏极方向上鳍的长度为沟道长度。栅极采用了包裹式的结构,这样增强了栅的控制能力,对沟道提供了更好的电学控制,从而降低了漏电流,抑制短沟道效应。
通俗点说,如果把电流想象成水流,那么图上的鱼鳍状半导体就是一根水管,源极和漏极就是水管的进水口和出水口,而中间的栅极则是水管阀门。
对于晶体管来说让它导通电流比较简单,如何让它在关闭的时候还不漏电才是难点。所以FinFET结构就是把沟道区域做薄来抑制漏电,就像是把水管做薄之后,中间的阀门只要轻轻一夹就能把水管完全关闭。
传统的半导体制造技术很难制造25纳米以下的工艺,FinFET结构就是为了解决这个问题而产生的。通常情况下制造25纳米以下的工艺需要FinFET、FD-SOI或者其它更先进的技术。
使用FinFET可以让芯片的性能变得更好,那么对于没有使用FinFET结构的28nm工艺和使用了FinFET的14nm工艺对比,是不是28nm工艺就不太好呢?
这要看评价角度了,评价一种半导体制造工艺的好坏并不能单单看性能、功耗。
▲数据来自《集成电路设计业的发展思路和政策建议》
根据《集成电路设计业的发展思路和政策建议》中的数据,14nm工艺开发成本远远超过28nm工艺。如果从成本角度看,使用了FinFET的14nm工艺在成本方面体现出了明显的劣势。
更何况不是所有的芯片都像CPU、GPU那样需要极高的性能,很多芯片只是能够实现特定的功能就可以了,由此看来28纳米工艺是一款极具“性价比”的工艺。如果一个芯片项目对于性能有一定要求但不是很高,并且需要控制成本。那么对于这类芯片来说,28纳米工艺目前是一个非常好的“妥协点”。
7纳米工艺的“高端圈子”
以台积电7nm工艺为例,台积电的7nm工艺分为第一代7nm工艺、第二代7nm工艺、7nm EUV。其中N7和N7P使用的是DUV光刻,但为了用DUV制作7nm工艺,它还使用了例如沉浸式光刻、多重曝光等技术。而N7+则直接使用了EUV光刻。所以说这三种7nm工艺虽然在性能、功耗等方面表现优异,但成本都十分高昂。通常像华为、苹果、AMD这样的大厂才会使用。
数据来自台积电
可以从数据中看出手机芯片和高性能计算芯片一直在台积电收入中占据了过半的比重。
电脑芯片对于性能有着较高的要求,所以电脑芯片设计厂商更倾向于使用“高端”工艺。而对于手机芯片来说,除了性能,功耗也是十分重要的参数。特别是在当今电池技术发展缓慢的情况下,降低手机芯片的功耗可以大大提高手机的续航能力。因此手机芯片厂商也十分愿意追捧“高端”工艺。
夹缝中的中芯国际14纳米工艺
对于中芯国际14nm工艺来说,向上有性能压制的7nm工艺,向下又有性价比极高的28nm工艺,这种情况对于中芯国际的14nm工艺来说并不太友好。
▲数据来自中芯国际
在今年第一季度的财报中,中芯国际14nm工艺收入占比仅为1.3%,这种情况并不算太理想。
▲数据来自中芯国际
而在今年第二季度的财报中,中芯国际干脆没有公示14nm工艺的收入占比,仅公示了14/28nm的占比数据。
▲图片截取自中芯国际官网
虽说过去确实有人将14nm工艺和28nm工艺都算作先进工艺,但在中芯国际官网上明确的将14nm工艺列为先进逻辑技术,而将28nm工艺列为成熟逻辑技术。更何况中芯国际之前的财报都是将14nm工艺和28nm工艺占比分开统计,现在却将一种“先进逻辑技术”和一种“成熟逻辑技术”强行放在一起统计,这种举动显然有些奇怪。不免会让人认为中芯国际有意隐藏14nm工艺占比数据,或者是让14nm工艺的占比数据更好看一些。
从目前的数据看,中芯国际14nm工艺的占比在非常缓慢的爬升,而且会在未来相当长的一段时间内依旧保持一种较低的占比,短期内无法成为盈利支柱。比起14nm,自家的28nm工艺收入占比更高,而且爬升速度更快,这种性价比更高的成熟工艺更容易盈利。
“迟到工艺”的窘境
数据来自各公司公开信息
从表格中可以看出,不少芯片制造厂商集中在2015年推出14nm工艺,业界标杆的台积电也是在2015年推出了水平与业界14nm工艺相似的16nm工艺。在那时候14/16nm工艺是业界顶级工艺,各大芯片设计厂商纷纷追捧。
▲数据来自台积电
以台积电的数据为例,其16nm工艺的收入占比在以很快的速度下滑,而7nm工艺的占比则在快速提升。由此可见14/16nm工艺的市场火热程度已大不如前。
在2019年的时候中芯国际才推出14nm工艺,但此时业界顶级工艺已经开始向7nm工艺过渡。
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