臺積電將在德國建傳統節點工廠 為何28nm那麼能打?


據消息人士透露,臺積電將與博世以及其他兩傢與汽車行業相關的歐洲公司合作,共同為前者將於德國建設的晶圓工廠提供資金,據報道,該工廠的目標是28納米的特殊工藝技術。盡管傳統節點無疑將解決制約德國汽車業的芯片供應缺口。

臺積電此前表示,其海外設施可能會在五年或更晚的時間內占其 28 納米及更先進產能的 20% 或更多,具體取決於客戶需求和政府支持。

一份報告稱,討論仍在進行中,重點是博世和其他合作夥伴如何承擔人力、工會和生產效率方面的風險。

博世的一位發言人表示,該公司不會對這些報道發表評論。如果這筆交易能夠達成,臺積電將采用與它已經在日本與索尼合作的類似財務模式(日本向臺積電提供 40% 的補貼,索尼風險投資),並可能期望獲得類似水平的補貼。

目前,GlobalFoundries 在德累斯頓的 12nm 工藝是德國最先進的工藝節點。雖然柏林可能會在短期內滿足於臺積電據說的 28nm 產品,但臺積電是否會在 Germain 土壤上引入更先進的節點部分取決於柏林如何評估其自身的安全需求。

28納米:臺灣不亮,海外亮?

在臺積電德國建設28納米工廠消息傳出幾天前,有新聞指出,臺積電高雄的28納米擴產計劃被取消。

臺積電2021年11月宣佈在高雄投資設立7納米、28納米二座12吋晶圓廠,7納米廠已在今年初宣佈暫停,如今又傳出臺積電原訂1月開標的高雄廠機電工程標案延後1年,相關無塵室、裝機作業延後、臺積電高雄廠計畫采購的28納米機臺清單也全數取消,意即預計2024完工的28納米廠恐無法如期完成。

高雄市長陳其邁表示,會尊重臺積電建廠進度,高市府將與中央全力協助、配合應辦事項。

臺積電則表示,高雄廠制程寄物與時間表依客戶需求與市場動向而定,目前正處於法人說明會緘默期,將在4月20日法說會中對整體市況明確說明。

與此同時,我們發現在臺灣以外,臺積電的28納米都備受歡迎。

早在2021年,晶圓代工龍頭臺積電攜手日本索尼半導體解決方案公司在日本設立子公司,並合作興建營運晶圓廠,據臺灣地區當局審議,20日公告核準通過。

臺積電11月9日公告,日本新建晶圓廠是與日本SONY半導體解決方案公司(Sony Semiconductor Solutions Corporation,SSS)合作,臺積電將於熊本市設立子公司(Japan Advanced Semiconductor Manufacturing,Inc.,JASM),初期采用22/28納米制程提供專業集成電路制造服務,以滿足全球市場對特殊技術的強勁需求,SONY半導體解決方案公司將投資少數股權。

日本JASM晶圓廠預計2022年開始興建,2024年底前生產。晶圓廠將直接創造約1500個高科技專業工作,月產能達4.5萬片12英寸晶圓。初期預估資本支出約70億美元,並獲日本政府承諾支持。臺積電與索尼半導體解決方案公司最終協議下,索尼半導體解決方案公司計劃投資約5億美元,取得JASM不超過20%股權,臺積電與索尼半導體解決方案公司的交易完成條件遵循一般交易常規。

經濟部投資審查委員會的公告,臺積電為就近滿足日本客戶需求,以最高2378億,2080萬日元,投資設立日本JASM,從事集成電路及其他半導體裝置制造、銷售、測試與電路輔助設計業務。

本案系臺積電與日本索尼半導體解決方案公司合資於日本熊本縣設置一座技術節點22/28納米12英寸晶圓廠,臺積電暫定持股比率最高為81%。考慮臺積電赴日設廠系由臺日指標性企業合作,且相關制程技術落後中國臺灣地區至少一個世代,應無高端制程外流疑慮,中國臺灣地區半導體技術仍保有國際競爭優勢,爰經委員會議討論後,同意本案。

該工廠目前進展順利,臺積電甚至計劃在日本建設第二座工廠。

為何28納米那麼能打?

資料顯示,臺積公司於2011年領先專業積體電路制造服務領域推出28納米泛用型(General Purpose)制程技術,並針對客戶需求提供業界最完備多樣的28納米制程選項,為客戶生產更高效能、更節能及更環保的芯片產品。

臺積公司28納米制程技術具備高效能、低功耗等優勢,並與臺積公司28納米的設計生態環境無縫接軌,以協助客戶加速產品上市時間,能夠支援客戶包括中央處理器、圖像處理器、高速網路芯片、智慧型手機、應用處理器(AP)、平板電腦、傢庭娛樂、數位消費性電子產品、車用裝置及物聯網等產品應用。

此外,臺積公司領先全球的28納米制程技術以采用高介電層/金屬閘極(High-k Metal Gate,HKMG)的後閘極(Gate-last)技術為主。相較於前閘極(Gate-first)技術,後閘極技術具備較低的漏電流以及能提供更佳的芯片效能等優勢。

據之前的一個報道,28納米半導體有以下典型特點:

28納米技術節點為采用平面型(Planer)晶體管的最後一代。

不使用Self-Aligned Double Patterning(SADP,自對準雙模式,從FinFET開始運用SADP)。

原本采用IDM(Integrated Device Manufacturer)模式的瑞薩電子等企業從28納米代際開始交給Foundry代工。

從28/22納米到16/14納米,雖然性能得以提高,成本也上升,存在著這一不可調和的矛盾。就蘋果的iPhone、High Performance Computing(高性能計算)方向而言,即使成本稍微上升,也會采用FinFET(采用SADP),但是,汽車等其他大部分電子設備並不需要如此高的性能。28納米技術節點的性能已經足夠,甚至很多廠傢更希望采用在成本上具有優勢的28納米。因此,就出現下圖的結果,大部分電子設備采用的半導體都集中在28納米上。

用於筆記本電腦Wi-Fi系統的LSI(System on Chip、SoC)、TCON(Timing Controller,時序控制器)。平板電腦的SoC和NAND控制器。電視機的SoC、TCON、起連接作用的半導體(Connnectivity)。用於路由器Wi-Fi的的SoC.用於智能手機的SoC(入門級)、通信半導體(RF,Radio Frequency,射頻),顯示屏驅動IC(Display Drive IC,DDI),CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor,CIS)的邏輯半導體、用於人臉識別等的圖像信號處理器(Image Signal Processor,ISP)、NAND控制器。用於汽車的MCU(Micro Controller Unit,一般稱為微控制器單元)。遊戲機的SoC、MCU、NAND控制器。可穿戴設備的MCU、用於無線耳機的True Wireless Stereo(TWS,真無線立體聲)、ASIC(用於特定方向的邏輯半導體)、FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程邏輯門陣列)、用於連接的半導體(Connectivity)。

28納米(包括改良品22納米)半導體的用途不勝枚舉。以上這些28納米半導體的需求因新冠疫情而迅速擴大。而且,以上這些28納米半導體幾乎都由Foundry代工生產。

總而言之,28納米半導體已經成為“甜蜜節點”(麥肯錫提出的16納米,由於是采用SADP的FinFET,因此不會成為“甜蜜節點”)。此外,以上大部分的28納米產品都由TSMC代工生產,TSMC的28納米產能很可能已經遇到“瓶頸”。

上圖是TSMC的各技術節點的季度銷售額。UMC、GF、SMIC等工廠雖然處於滿負荷運營,但TSMC 的28納米產能依舊是全球最大的。因此全球28納米的訂單向TSMC紛至沓來。為進一步擴大28納米的產能,隻能新建工廠


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