10nm的尷尬_風聞

來源：內容來自公眾號半導體行業觀察（ID：icbank）原創，謝謝。

目前，業界量產的最先進製程已經來到了7nm，上一代工藝則是10nm。而有公開的10nm規劃，且已經或即將量產該工藝節點芯片的廠商，也只有台積電、三星和英特爾這三家了。此外，中芯國際很可能也在進行着10nm、7nm製程的研發工作，但具體情況還未公開，略顯神秘。

在10nm節點處，就台積電、三星和英特爾這三家公司而言，頗有許多相似之處，無論是發展遇到瓶頸，還是出於公司自身先進製程的發展規劃，都使得10nm這個製程節點顯得有些“另類”。

具體情況如何，來看一下它們的發展情況。

台積電的10nm過渡

從14nm製程，台積電就反超了以前一直在先進製程方面處於領先地位的英特爾，當然，台積電官方的命名是16nm，實際上，這與英特爾和三星的14nm處於同一級別。

英特爾在14nm節點處徘徊了許多年，而其10nm製程遲遲不能量產，給了台積電進一步超越的機會。

台積電早在2013年就開始了10nm工藝的研發。而按照早期規劃，台積電的計劃是 2016 年第四季度量產10nm工藝。而實際量產時間與其規劃基本吻合，2017年初實現了量產，標誌性應用就是蘋果的A11處理器，這給台積電帶來了巨大的收益。

來自台積電的統計顯示，2017年，10nm營收在該公司所有制程中的佔比為10%，2018年Q2，佔比上升到了13%，Q3佔比為6%，2018全年營收佔比為11%。

可見，在這兩年裏，10nm營收的比例基本持平，且相對份額不高，28nm、16nm和20nm一直是該公司收入的主要來源。

台積電16nm/20nm製程在經歷了2016年第四季度的峯值之後，客户在2017年有很大一部分轉移到了10nm上，其中華為海思的麒麟970和蘋果的A10X，A11處理器是台積電10nm製程的主要客户。

但是，在2017上半年，聯發科為了進攻高端市場，全力打造Helio曦力品牌，推出了x30處理器，工藝製程也從原先的16nm，升級到10nm，計劃交給台積電代工生產。但是，台積電一方面要解決10nm製程良率的問題，一方面要全力供給蘋果處理器，造成聯發科x30處理器難產。這間接導致在華為和蘋果試水之前，幾乎沒有廠商大規模採用台積電的10nm製程。這也成為了該公司10nm製程發展的一個障礙。

説到這裏，不禁讓我們回憶起了2015年初，台積電的一次預估，當時，來自台灣地區的經濟日報稱，當時的台積電共同執行長劉德音在美林論壇專題演講中指出，物聯網將是繼移動設備之後，半導體產業新的增長點。劉德音預估，2020年，10nm製程佔台積電總營收比重將達到55%。

然而，實際情況與當時的預測似乎有比較大的出入，今年10月，台積電第三季度財報顯示，該公司當季的7nm製程營收比重達到27%，10nm比重降為2%，16nm佔22%。

魏哲家表示，2019全年7nm製程營收比重約25%，明年，隨着5G與高效運算應用持續增長，7nm製程比重有望高於今年水平。

由上圖可以看出，台積電將重點放在了7nm上，10nm似乎是一個過渡性的製程節點，所佔比重在不斷降低。

今年9月，IC Insights預期台積電今年下半年的營收有望較上半年大增32%，是整體IC產業增長率（10%）的三倍以上。蘋果、華為最新智能手機的7nm處理器，是台積電下半年營收強力反彈的主要推手。

總體來看，7nm量產之後，台積電就將主要資源投入在了該製程方面，10nm在比較短的時間內，就完成了它的歷史任務。

英特爾的10nm難產

英特爾也是比較早就開始了10nm的研發，原計劃是在2016年量產，當時，EUV還不成熟，因此，英特爾選擇了多重四圖案曝光（SAQP）技術，但研發過程中遭遇困難，導致10nm量產時間一再推遲。而從當時的情況來看，採用SAQP技術造成良率較低可能是遲遲無法規模量產的主要原因。

在那之後，英特爾一直未對外公佈10nm量產進度，2017年初，時任英特爾CEO科再奇在美國CES展會前，宣佈首顆10nm處理器Cannon Lake就緒，將迎戰台積電和三星。然而，沒過多久，英特爾官方對外發布了繼承當年主打的第七代核心處理器Kaby Lake的第八代Core處理器細節，表示仍將採用14nm製程生產，10nm量產時間又被延遲了。

2017年7月，科再奇在財報發佈會上指出，首顆10nm處理器正對客户送樣中，將於年底生產，並於2018上半年出貨。不過，從當時英特爾宣佈的進度來看，10nm製程的進度仍落後於三星和台積電兩到三個季度。

2018年5月，科再奇終於承認該公司正在量產10nm製程芯片的漩渦中掙扎。此前有分析師指出，與14nm工藝相比，英特爾將晶體管規模提升2.7倍的10nm製程目標略有些激進。科再奇承認，公司已認識到了這一點，並在努力提升良率。遺憾的是，這需要大量的時間。

2018年11月，在瑞士信貸22屆TMT大會上，時任英特爾臨時CEO的Swan又重申了他們的10nm工藝路線圖：2019年FPGA首先用上10nm製程，2020年初服務器芯片快速跟進，2020年大部分處理器將進入10nm時代，而英特爾也強調他們在2019、2020年及之後的時間裏將繼續保持領導地位。

Swan也再次解釋了他們的10nm工藝為何難產，主要是挑戰太大，這個問題他們之前在財報會議上多次提到，相比業界通常的2x晶體管水平，英特爾的10nm製程水平達到了2.7x，高於業界同類水平，但這會導致10nm製程難度過大、良率太低，遲遲不能量產，只能一再延期。

本月初，在瑞士信貸年度技術會議上，Swan表示：“英特爾沒有及時推出10nm製程，主要是因為我們對自己超越行業標準的能力過於自信，我們可以將其理解為“Scar Tissue”法則。Scar Tissue 始於摩爾定律，是每兩年乘以一個比例因子的簡單法則。儘管會面臨越來越大的來自物理方面的挑戰，但我們仍會將性能設定為最高的標準。”因此，可以説，該公司所認為的10nm製程，其實是競爭對手的7nm。

上週，在IEEE國際電子設備會議（IEDM）上，英特爾發佈了未來10年製程工藝路線圖，其中就包括10nm的最新規劃。在兩代工藝節點之間，英特爾將會引入+和++工藝迭代版本，而該公司的10nm目前已經處於10+版本階段，將在2020年和2021年分別看到10++和10+++版本。

至此，英特爾的10nm終於在2019年底實現量產了。

三星10nm鏡像台積電？

2015年7月，三星電子旗下的製造部門Samsung Foundry的Kelvin Low 在網上發佈了一段視頻，確認三星已經將 10nm FinFET 工藝正式加入路線圖。

此前，三星曾經在舊金山於當年2月舉辦的國際固態電路會議（International Solid State Circuit Conference，ISSCC）上展示了全球首款10nm FinFET製程晶圓。

2015年，三星憑藉14 nm FinFET 製程工藝拿下了蘋果大部分的A9處理器訂單，而從2016年的A10處理器開始，蘋果的訂單則全部被台積電佔有，三星失去了這個大客户。

2016年11月，三星開始將10LPE製程技術應用到其生產的SoC中。這一技術與三星之前使用的14LPP工藝相比，將能夠縮小30%的晶片面積，同時能夠降低40%的功耗或者是提高27%的性能（以同樣的能耗）。

2017年，幾乎與台積電同步量產10nm製程後，三星將大部分的高通驍龍處理器訂單收至麾下。不過，為了趕上台積電7nm製程量產的步伐，三星在10nm上花費的精力和時間也比較有限，2019年，三星的7nm製程收到了高通驍龍765的訂單。而與台積電相似，將規劃的重點放在了未來的5nm和3nm上，10nm很可能也是曇花一現。

中芯國際加快腳步在先進製程的進展方面，中芯國際直到2015年第4季度才初步量產28nm製程技術，而14nm FinFET製程在近期實現量產，有營收入賬，再次較台積電遲到了3年。而在12nm FinFET製程方面，中芯國際已經開始客户導入，預計2020年正式發佈。

而在先進製程進度落後的情況下，在市場競爭中確實處於不利位置，這也是為什麼中芯國際一直沒有將28nm製程的規模擴大的重要原因，由於28nm製程是台積電的主要收入來源，如果中芯國際在該節點上投入過大，在競爭對手設備折舊基本完成，且具有先發和規模優勢的情況下，會帶來很大的經營風險。

因此，最近幾年，中芯國際一直爭取在先進製程方面加快研發進度，如果明年能夠實現12nm量產的話，下一步的10nm、7nm會如何規劃呢？鑑於三大晶圓廠在10nm節點處的表現和規劃，中芯國際是否會在10nm處的發展策略方面跟隨其28nm的軌跡，而將重點投入在7nm，甚至是更先進的5nm上呢？