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半導體28奈米製程為何再次火熱?台積電與聯電紛紛加碼

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科技產業資訊室 (iKnow) - Gloria 發表於 2021年5月3日

圖、半導體28奈米製程為何再次火熱?台積電與聯電紛紛加碼
 
台積電宣佈將斥資約新台幣800億(約28億美元),在南京廠擴廠28奈米製程產能,目標在2023年中前達到每月4萬片產能。除此之外,聯電除了與聯發科、聯詠、瑞昱等3大IC設計公司,討論投資28奈米產能合作之外,奇景光電、三星、以及高通似乎也願意加入這一合作行列。

對於台積電來說,擴充28奈米製程主要是增加汽車晶片產能以及因應其他遠距應用所需。對於聯電來說,無論是電源管理、顯示驅動、車用、甚至影像處理器都是採用28奈米製程生產。

在過去十年當中,28奈米仍不斷地在發展中。其中,高介電層/金屬閘極(High-K Metal Gate;HKMG)被認為是28奈米量產致勝關鍵所在。其中,台積電、三星、聯電與GlobalFoundries都擁有這一技術。後來三星與GlobalFoundries還開發出低耗電且更寬廣應用的28nm FD SOI製程。

以SOI製程來說,28奈米具有更多優勢,並且使用壽命更長。而且,隨著製程的進一步發展,SOI將更加具有優勢,28nm可被視為一個轉折點。這也延續了28奈米的重要性。


[註解] FD-SOI技術正應用於製造物聯網、車用電子和機器學習市場中的各種設備。目前這技術在28nm及22nm製程可以全面量產。SOI (Silicon On Insulator) 為絕緣層上覆矽技術,主要是在矽晶圓上做特殊材質處理,在矽基板上增加絕緣層,物理上由於多了一層材料,可使複雜的製程較易處理,不會因晶圓過薄影響良率,電性表現上較更節能省電,產出的晶片也會有較高的效能。

從28奈米製程晶片的需求來看,早期受惠於手機、平板電腦的行動應用處理器與基頻晶片帶動,2017年之後,儘管28奈米技術在行動領域的應用有所下降,但在OTT機上盒和智慧電視等其他領域的應用卻迅速增加。近期在汽車以及物聯網等領域接續其需求下,又再一次延續其重要性。

由於28奈米並非美國管制中國半導體製程的技術,因此,中芯國際預計與深圳政府合作發展半導體,將投入28奈米以上製程的生產線,預計提供技術服務,目標是達到每月4萬片12吋晶圓產能,預計在2022年量產。

其實,中芯國際在2015年就開始28奈米製程量產,並於2018年宣佈完成28奈米HKMG的研發。2018年年底,華虹集團旗下的12吋晶圓代工廠上海華力宣佈:基於上海華力28奈米低功耗製程平台的一顆無線通訊資料處理晶片成功進入量產階段。至此,除了中芯國際之外,上海華力成為另一家中國晶圓代工廠具備了28奈米製程的廠商。

Omdia認為,隨著5G普及率愈來愈高,將進入完全數位化的網路世界。其中,晶片將愈來愈多地用於各種技術升級和創新中。因此,可預見的是,智慧型手機產業將持續推動的先進製程往5奈米以下的製程發展,但是,物聯網在無處不在的運算和連接的驅動下,將使得28奈米成為未來半導體產業發展的基礎與動力。(780字)


參考資料:
Chipmaker says it will ramp up production of older 28nm chips. Ars Technica, 2021/4/28
SMIC to Build a New 28nm Fab in Shenzhen: Production to Start in 2022. AnandTech, 2021/3/20
TSMC to invest $2.8bn in China, in preliminary talks with EU. Data Center Dynamics, 2021/4/28 


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