7纳米14纳米28纳米芯片制造工艺市场价值对比

　　2020 年 8 月 11 日，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（28nm 及以下工艺）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（Fin Field-Effect Transistor）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（N7）、第二代 7nm 工艺（N7P）、7nm EUV（N7+）。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（例如 CPU、GPU）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。