前言：
随着新能源汽车、自动驾驶、家电等领域需求的快速增长，最为紧缺的28nm及以上成熟制程芯片的供应似乎成为关注的焦点。
当前的半导体先进制程已经演进到5nm量产阶段，但这并不代表成熟工艺已经过时，相反，28nm成熟工艺依旧备受市场青睐。
作者 ｜ 方文
图片来源 ｜ 网 络
28nm，走红过，被冷落过
28nm是成熟工艺中的重要节点，区分了先进制程与成熟制程。
由台积电于2011年率先推出，此后，三星、格芯、中芯国际等大厂也接连宣布突破了28nm。
2013年是28nm制程的普及年，2015—2016年间，28nm工艺开始大规模用于手机应用处理器和基带。
随着技术的成熟，28nm工艺产品市场需求量呈现爆发式增长态势，并且这种高增长态势持续到2017年。
到了2018年，全球28nm呈现产能过剩格局，台积电、联电等都面临产能过剩的危机。
同时，随着先进制程的不断突破，28nm对于晶圆代工厂来说赚钱的价值也在下降。
再加上未来市场供需存在不确定性，扩充成熟制程可能造成产能过剩。
这几年，台积电等厂商几乎都把重点投向了先进制程。
成熟制程28nm靠疫情再次出头
在疫情带来的消费电子以及新能源汽车、5G、AIoT 等新应用的快速兴起，让多年不再扩产的成熟制程迎来了爆发式的需求增长，供需严重失衡，持续冲击着众多的行业。
至此，台积电再次扛起了28nm大旗，而联电、格芯则凭借战略转变的优势，在这个节点攻城拔寨，中芯国际也在钻研多年后，迎来了28nm好时机。
28nm以上的成熟工艺芯片在则不同，这类芯片应用范围非常广，包括电源管理器、功率器件以及汽车等多个领域。
毫不客气的说，28nm以上的成熟工艺芯片在所有的芯片供应中占比最高，也是需求量最大的芯片种类，在此次全球缺芯环境下，成熟工艺存在巨大的缺口。
伴随着物联网建设的加速，大量的IoT设备将带动MCU以及射频芯片的需求，而这些芯片大多都是采用成熟制程工艺，所以，28nm以上的成熟芯片的市场空间依旧很大。
根据IHS Markit预测，全球晶圆代工市场的规模将在2025年达到961亿美元，其中28nm以上的成熟制程占比将达到48％。
28nm成熟制程需求旺盛的原因
从技术层面来看，28nm可以说是最具“高性价比”的制程技术。
IBS的数据显示，28nm之后芯片的成本迅速上升。28nm工艺的成本为0．629亿美元，到了7nm和5nm，芯片的成本迅速暴增，5nm将增至4．76亿美元。
相关资料显示，28／22nm采用高介电层／金属闸极（HKMG），是平面式技术世代中最高阶的制程，价格比16／12nm 所采用的 FinFET 技术低廉，可提供客户兼具效能与成本的最佳解决方案。
从终端产品应用来看，较为成熟的28nm节点主要应用包括中低端手机、平板、机顶盒、路由器等主芯片。
在智能驾驶、万物联网的趋势下，需要更多的IC，但也不必用到7nm、5nm生产，用28nm制程即可满足大部分的需求。
台积电：大背景下迅速投资扩产28nm
台积电在官网发布公告，台积电成立的子公司日本先进半导体制造公司将在日本建厂，同样，在日本建立的产线也是成熟工艺，为22nm和28nm产线，初期建厂投资为70亿美元，计划在2024年投入使用。
值得一提的是，此次台积电在高雄建厂，将投入577亿，预计高雄工厂的产能不会太小。
台积电意识到28nm成熟工艺的重要性，所以，选择调整业务方向，加大28nm成熟芯片产能的扩充。
中芯国际：提前部署28nm将获得更多芯片订单
今年3月，中芯国际便已经宣布扩产12英寸28nm成熟工艺产能，将投入23．5亿美元，预计明年便能投产使用。
其实，中芯国际已经不止一次扩产28nm产能，今年9月，中芯国际再次决定投资88．7亿美元，在上海临港自贸区再次建设一条月产能10万片的28nm产线。
按照中芯国际的计划，建立的28nm成熟工艺产线，部分产能到明年就能释放。
此外，中芯国际率先建立28nm产线，也就意味着，在产能释放方面比台积电更快，如此一来，在全球缺芯愈演愈烈的背景下，中芯国际将从市场中获得更多的芯片订单。
美国拦路虎随时角落局势
光刻机是半导体设备中技术壁垒最高、难度最大、国产替代进程较慢的设备。不过这一次中芯国际并不缺乏用于28nm产线的DUV光刻机。
尽管ASML DUV光刻机的光源及部分部件是在美国生产，然后运往荷兰组装，但在荷兰生产的光刻机并不需要美国批准。
短期来看，中芯国际并不会缺少用于28nm产线的DUV光刻机。
光刻机暂时不是拦路虎，但其他设备的交付情况并不乐观。应用材料、泛林半导体等设备巨头在美国生产的半导体设备如果无法按期交付，可能会阻碍中芯国际28nm扩产进度。
国产设备厂商技术水平基本已达28nm
北方华创的立式低压化学气相沉积系统可用于28nm及以上的集成电路制造；其exiTin系列TiN金属硬掩膜机台可以用于12英寸55－28nm的Ti／TiN PVD工艺。
目前TiN金属硬掩膜机台已进入国际供应链体系并稳定量产；此外，北方华创PEALD设备也能够满足28nm产线的要求。
拓荆科技的主要产品有等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个系列，可用于28nm／14nm逻辑芯片产线。
目前，芯源公司的涂胶显影设备最高可用于12英寸单晶圆处理，其前道KS－FT200／300涂胶显影机可用于28nm及以上工艺节点。
整体来看，大部分国产设备厂商的产品已可以应用于28nm制程产线中，甚至在部分领域达到了行业领先水平。
结尾
总体来看，28nm的大爆发，既得益于其自身技术和价格优势，更多的还在于市场需求的加持。
随着这些厂商的技术和设备逐渐成熟，28nm芯片的国产替代正越来越近，值得行业期待。
部分资料参考：未来商界观察：《中芯国际的选择是对的！台积电投570亿建新厂，重回28nm赛道》半导体行业观察：《28nm竞争进入新阶段》，蘑菇谈科技：《中芯花12亿美元订购光刻机，三次加码28nm后，ASML终于传来了消息》，爱集微APP：《28nm大爆发，大陆何时能彻底攻克这座“堡垒”？》
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