廈門聯芯試產 28 奈米 HKMG 製程良率達 98%,恐威脅中芯龍頭地位

作者 | 發布日期 2018 年 03 月 28 日 18:00 | 分類 國際貿易 , 晶片 , 處理器 follow us in feedly


隨著 28 奈米 Poly/SiON 製程技術成功量產,再加上 2018 年 2 月成功試產客戶採用 28 奈米 High-K/Metal Gate(HKMG)製程技術的產品,試產良率高達 98% 之後,廈門聯芯在 28 奈米節點上的技術快速成熟。這相對於當前代表中國晶圓代工龍頭的中芯,在 28 奈米 HKMG 製程良率一直不如預期的情況下,如果中芯新任聯席首席執行長梁孟松無法改善這樣的情況,並且力求在 14 奈米的製程上有所突破,則中芯在中國的晶圓代工龍頭地位可能面臨不保的情況。

根據中國廈門聯芯積體電路的公告指出,該公司再次取得了技術發展上的新里程碑。也就是說,中國廈門聯芯已於 2018 年 2 月成功試產客戶採用 28 奈米 High-K/Metal Gate 製程技術的產品,而且試產良率高達 98%。使得目前中國廈門聯芯是繼中芯之後,能同時提供 Poly/SiON 和 High-K/Metal Gate 兩種製程技術的廠商。

事實上,中國中芯半導體早在 2016 年 2 月份就宣布 28 奈米 HKMG 製程已經成功進入設計定案階段(tape-out),是中國本土晶圓廠中,首家可同時提供 28 奈米多晶矽(PolySiON)與高介電常數金屬閘極(High-K/Metal Gate,HKMG)製程的廠商。

業界人士指出,因為 HKMG 技術較 PolySiON 困難許多,但可較 PolySiON技術 改善驅動能力、提升晶體管的性能,同時大幅降低閘極漏電量所形成的絕緣層,氧化物厚度也較薄,能進一步可降低晶體管的尺寸。因此,首度被用於 45 奈米製程之後,各大廠在進行製程優化的同時,也都會積極推出 HKMG 製程。

而也因為 HKMG 流程的差異性,在金屬閘極在源極與汲極區之前或之後形成,使得 HKMG 流程分為 IBM 為首的 Gate-first,及英特爾為主的 Gate-last 兩大陣營。不過,因為 Gate-last 要做到與 Gate-first 管芯密度相同,需要較複雜的工序與設計端的調整。因此,包括台積電、格羅方德等大廠都在一開始採 Gate-first 製程,聯電則是採混合式進行。

 

然而,該項技術發展到後來,都遭遇到 Vt 臨界電壓難以控制,功耗暴增的難解情況。所以,台積電在 2010 年發展 28 奈米製程時,毅然決然改走 Gate-last。到了 2012 年,台積電包含 HKMG 製程的 28 奈米全世代製程技術才進行量產。至於,聯電的部分,則是到 2014 年下半年,才推出 28 奈米 HKMG 製程。

而中國中芯在 HKMG 製程上則是走與台積電、聯電相反的道路。中芯在 28 奈米節點原先走 Gate-last,在 2012 年得到 IBM 的協助,簽訂合作開發協議之後,採取以 Gate-last 與 Gate-first 兼容進行技術開發。不過,不同於先前 40 奈米節點的技術授權方式,而是 IBM 後來同意中芯可就研發成果往更先進製程開發。因此,直到 2016 年 2 月,中芯正式宣布 28 奈米的 HKMG 製程已成功進入設計定案的階段。

但是,就在中芯半導體大力推廣 28 奈米節點製程的同時,2017 年就有外媒點名指出,雖然中芯的 28 奈米處於快速成長階段,但從產品規格來分析,其多偏向中低階的 28 奈米 Ploy/SiON 技術,高階的 28 奈米 HKMG 製程良率一直不如預期。另外,當時德意志銀行還在投資報告中指出,因為中芯的 28 奈米晶圓不論在回報率、價格及毛利上都遇到挑戰。因此,客戶雖然未來 3 年對 28 奈米晶圓需求強烈。但是,中芯國際的 28 奈米晶圓生產緩慢,加上高階技術門檻都讓其生產線缺乏競爭力。

因此,對於這樣的情況,就有業界人士指出,在當前中芯的 28 奈米高階製程發展不順,又廈門聯芯有聯電背後的技術支援,使得技術良率不斷提升。再加上 28 奈米製程為中階手機晶片和高階網路晶片採用的主力製程,聯芯勢必將搶攻中國手機晶片的訂單的情況下,不但廈門聯芯恐分食中芯的市占率。而且,這對中芯來說,廈門聯芯未來將有機會威脅中芯中國晶圓代工的龍頭地位。

(首圖來源:廈門聯芯官網)