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中芯成功发展 28 奈米 HKMG 技术,联电中国布局压力渐显?

2025-03-18 224

中芯半导体被视为中国技术最先进晶圆代工厂,中芯已在 2015 年下半量产 28 奈米,正逐步追赶台湾晶圆代工二哥联电,16 日中芯再宣布 28 奈米 HKMG 制程进入设计定案(tape-out),成为中国首家同时提供 28 奈米多晶硅(PolySiON)和 HKMG 制程的本土晶圆厂。

HKMG 制程成各大晶圆厂必争之地

中国中芯半导体 16 日宣布 28 奈米 HKMG 制程已成功进入设计定案阶段(tape-out),为中国本土晶圆厂中,首家可同时提供 28 奈米多晶硅(PolySiON)与高介电常数金属闸极(High-K/Metal Gate,HKMG)制程的厂商。HKMG 技术较 SiON 难的多,但可较 SiON 改善驱动能力、提升晶体管的性能,同时大幅降低闸极漏电量,所形成的绝缘层氧化物厚度也较薄,进一步可降低晶体管的尺寸,在首度被采用于 45 奈米制程后,各大厂在制程优化时,都会推出 HKMG 制程。

HKMG 因流程的差异、金属闸极在源极与汲极区之前或后形成,而分为 IBM 为首的 Gate-first 与英特尔为主的 Gate-last 两大阵营,Gate-last 要做到与 Gate-first 管芯密度相同,需要较复杂的工序以及设计端的调整,因此台积电、格罗方德等大厂一开始都是采 Gate-first 制程,联电则采混合式,然都遭遇到 Vt 临界电压难以控制,功耗暴增难解的情况,台积电在 2010 年发展 28 奈米制程毅然决然改走 Gate-last,在 2012 年,包含 HKMG 制程的 28 奈米全世代制程技术都量产,而直到 2014 年下半,联电才推出 28 奈米 HKMG 制程。

(Source:유전박막실험실(DTFL))

步步进逼台湾晶圆代工二哥

联电 2009 年推出 40 奈米,中芯直至 2013 年才量产 40 奈米,到了 28 奈米制程,联电在 2014 年第一季量产,中芯在 2015 年 8 月有高通的扶持,也宣告 28 奈米量产出货,从三年的技术差距缩小到一年半,现在中芯推出 28 奈米 HKMG 也追上来了。

中芯在 HKMG 走的是台积电、联电的反路,中芯在 28 奈米节点原先走 Gate-last,在 2012 年得到 IBM 的协助,签订合作开发协议,以 Gate-last 与 Gate-first 兼容进行技术开发,不同于先前 40 奈米的技术授权,IBM 这次协议同意中芯可就研发成果往更先进制程开发,对中芯而言无疑可进一步建立起自身的研发能力。另外,在客户端,28 奈米除了获高通骁龙 410 的订单,在 HKMG 平台也得到中国大唐电信旗下联芯的支持。

联电率先登陆设 12 吋厂,先进优势仍在?

中国近年积极打造自有 IC 一条龙,期望做到 2020 年 40% 核心零组件自主生产,以中国为中心的半导体群聚正在成形,联电以参股形式率先登陆厦门设 12 吋晶圆厂,要拼 2016 年第三季投产,台积电在法规松绑后,也确定独资赴南京设 12 吋厂,在 2018 年下半直接导入 16 奈米。

联电初期登陆以 55/40 奈米切入,碍于台湾法规,赴中国设厂之制程技术需落后台湾一个世代以上(N-1),联电目前最先进制程技术仍在 28 奈米,联电为了加速超车,放弃 20 奈米制程,直接发展 14 奈米,但只要制程未能推进到 14 奈米,联电在中国厂的技术也就无法导入 40 奈米以下制程,在中芯持续壮大下,以及台积电直接在中国导入 16 奈米制程,联电压力并不会小。

联电在 2015 年 6 月宣布已与 ARM 合作完成 14 奈米设计定案,预计于 2016 年量产,然联电在今年 1 月底法说会并未对 14 奈米进度多加着墨,仅强调加大对 28 奈米的布局,并持续在 28 奈米 HKMG 制程之外,再优化推出更低功耗的 28 奈米 HPCU 制程。中芯在 14 奈米则获高通、华为以及比利时研究机构 IMEC 的撑腰,2015 年 6 月四方宣布共同成立合资公司,发展 14 奈米技术,力拼 2020 年量产。

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2019-04-04 11:30:00

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