中芯成功发展 28 奈米 HKMG 技术,联电中国布局压力渐显?

中芯成功发展 28 奈米 HKMG 技术,联电中国布局压力渐显?

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 製程进入设计定案(tape-out),成为中国首家同时提供 28 奈米多晶硅(PolySiON)和 HKMG 製程的本土晶圆厂。

HKMG 製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 製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)製程的厂商。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,在首度被採用于 45 奈米製程后,各大厂在製程优化时,都会推出 HKMG 製程。

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,需要较複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採 Gate-first 製程,联电则採混合式,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 奈米製程毅然决然改走 Gate-last,在 2012 年,包含 HKMG 製程的 28 奈米全世代製程技术都量产,而直到 2014 年下半,联电才推出 28 奈米 HKMG 製程。

中芯成功发展 28 奈米 HKMG 技术,联电中国布局压力渐显?

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 奈米製程,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製程开发,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,要拚 2016 年第三季投产,台积电在法规鬆绑后,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,赴中国设厂之製程技术需落后台湾一个世代以上(N-1),联电目前最先进製程技术仍在 28 奈米,联电为了加速超车,放弃 20 奈米製程,直接发展 14 奈米,但只要製程未能推进到 14 奈米,联电在中国厂的技术也就无法导入 40 奈米以下製程,在中芯持续壮大下,以及台积电直接在中国导入 16 奈米製程,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 製程之外,再优化推出更低功耗的 28 奈米 HPCU 製程。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,力拚 2020 年量产。