半导体会变得“同质”吗?——制程节点背后的技术选择与市场逻辑

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在当前全球围绕半导体产业展开的补贴竞赛中,“先进制程”往往成为大家关心的重点。

将整个半导体产业仅以制程节点划分为“先进”与“落后”的二元论方式,忽略了不同类型芯片对工艺技术的多样化需求。

从功率半导体到逻辑芯片,从存储到传感器,芯片的物理结构、制造节点和市场需求之间存在复杂的技术与经济互动关系。

理解这些芯片之间的差异,有助于厘清哪些产品真正依赖最先进的节点,哪些则受益于材料、设计或封装方面的创新,从而为产业政策、资本投入和供应链布局提供更具针对性的参考。

备注:我们最近在筹备一些基础的内容,给大家理解半导体行业的发展比较有帮助。

Part 1

制程节点的误解:

技术先进不等于“节点更小”

制程节点,也即工艺节点,长期以来被视为衡量半导体技术水平的标尺。在公众认知中,2nm、3nm代表最先进的芯片技术,意味着更高性能、更低功耗。然而,将技术先进性简单归结为“结构越小越好”,是一种对芯片制造本质的误读。

制程节点描述的是晶圆上最小可重复制造的结构宽度。随着节点尺寸减小,单位面积内可集成的晶体管数量提升,从而在功耗和性能上带来潜在优化。

例如CPU、GPU等高性能逻辑芯片,依赖高度集成的晶体管阵列来实现算力密度,因此不断朝更小的节点演进。但其他类型的芯片,如功率器件、模拟电路、传感器,反而在更大结构尺寸下具备更高的可靠性与热稳定性。

功率半导体是其中的典型代表。在高电压、大电流工作场景中,较大的器件面积有助于降低导通损耗、增强散热能力,并避免击穿等失效模式。

大多数功率器件采用180nm甚至更大的工艺节点进行制造,许多高压IGBT和SiC MOSFET甚至直接采用微米级制程。类似的逻辑适用于模拟器件,如电源管理IC和音频放大器,它们关注的重点在于信号精度、带宽、失真率等模拟性能,而非数字计算密度。

由此可见,所谓“先进制程”并非适用于所有产品类别。是否采用小节点工艺,取决于芯片的功能需求、成本约束和封装集成方式,而非某种单一标准下的优劣比较。

Part 2

不同芯片类型的

技术路径与市场趋势

根据功能划分,当前半导体产品大致可归类为九种:功率器件、分立器件、内存、处理器/控制器、逻辑、模拟电路、通信芯片、光电器件以及非光学传感器,产品在物理结构、工艺节点选择以及市场增长驱动力方面存在显著差异。

● 功率器件与分立器件:

承担高压高流控制功能的功率器件,是电动汽车、光伏逆变器和工业驱动系统中的核心元件。

其市场对高耐压、高效率和高热稳定性提出要求,因此通常采用180nm及以上的大节点,或直接使用专用功率工艺平台,如BCD、SOI或碳化硅制程。

分立器件如二极管和晶体管虽结构简单,但仍是基础电子系统不可或缺的组成,市场总量庞大,且对生产效率极度敏感,适合通过成熟工艺规模化制造。

● 存储芯片:

DRAM与NAND作为存储领域两大主流,随着AI、大数据和移动终端的发展,对容量和带宽的需求持续增长。

当前主流的高端内存已进入10nm级别以下,且多层堆叠技术成为提升密度的关键手段。工业、汽车类应用偏向于高可靠性的嵌入式非易失存储,制造工艺稳定、封装适应性强,在中等节点仍有较大空间。

● 处理器与控制器:

作为数字系统的“大脑”,微处理器与微控制器根据应用复杂性有不同技术路径。

通用处理器(CPU)和图形处理器(GPU)为追求极限性能,持续采用最小节点并配合多芯片封装以满足算力密度需求。

微控制器(MCU)则分布于家电、汽车、工控等场景,对成本与功耗敏感,主流节点仍集中在90nm至28nm之间,部分高端产品正在过渡至16nm。

● 逻辑芯片与专用加速器:

逻辑电路涵盖范围广泛,既有通用型的CPU,也有为特定算法设计的ASIC、可编程逻辑器件(FPGA)等。

随着AI模型参数量的激增,逻辑芯片对高带宽、低延迟架构提出更高要求。由此催生出以HBM堆叠、高速互连为核心的芯粒化架构(Chiplet)。在这一领域,小节点工艺与先进封装技术正同时推动算力极限的突破。

● 模拟与通信芯片:

模拟器件着眼于信号调理与电源管理,依赖高精度器件布局,难以直接受益于小尺寸缩放。多数模拟芯片采用180nm–65nm区间的工艺平台,其工艺稳定、成本可控。通信芯片则更依赖于射频前端设计与集成能力。

随着5G、6G通信标准演进,对通信芯片的频谱支持范围、功耗控制与集成度提出新挑战,部分高端通信SoC正在采用FinFET及以上技术。

● 光电器件与传感器:

光电器件如LED、图像传感器、激光器等需将电信号与光信号进行高效转换,主要应用在显示、照明、激光雷达等领域。

由于制造工艺多样且非标准化程度高,光电产品对工艺平台的适应性强,不拘泥于节点尺寸。

非光学传感器则覆盖温度、压力、气体等检测需求,在工业自动化与智能驾驶中扮演越来越重要的角色。其关键需求为可靠性、功耗与封装适应性,通常采用0.35μm甚至更大的节点制造。

半导体行业呈现 “工艺节点与应用场景深度绑定” 的特点:

 小节点工艺聚焦 AI、数据中心等高性能需求;

 中 / 大节点工艺侧重汽车电子、工业控制等成本与可靠性场景。

随着智能化、电气化、互联化的推进,各类型半导体的专业化创新将持续驱动行业发展。

小结

不同行业对芯片的性能诉求并不一致。汽车、电网、工业控制等典型“硬科技”场景更看重长期可靠性、功率效率与系统适配性;而智能手机、服务器等则更加依赖算力密度与能效比。

真正的技术主权不仅体现在2nm、3nm的尖端逻辑产线上,更体现在对全栈半导体制造体系的掌控能力,包括成熟制程、先进封装、材料平台与工艺集成。

从芯片功能出发,从应用生态着眼,以全链条思维审视技术投资方向,将有望构建更均衡、更具韧性的半导体产业结构。真正的竞争优势,并不总藏在最小的节点里,而是在对不同“节点背后逻辑”的深刻理解中。

       原文标题 : 半导体会变得“同质”吗?——制程节点背后的技术选择与市场逻辑

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