各大晶圓廠紛紛加碼，28nm制程為何再次火熱?

薛山

臺積電宣布將斥資約新臺幣800億（約185.2億元人民幣）在南京廠擴大28nm制程產能，目標在2023年中前達到每月4萬片。除此之外，聯電除了與聯發科、聯詠、瑞昱等IC設計公司討論投資28nm產能合作之外，奇景光電、三星以及高通似乎也愿意加入這一合作行列。

對于臺積電來說，擴充28nm制程主要是增加汽車芯片產能以及因應其他遠距應用所需。對于聯電來說，無論是電源管理、顯示驅動、車用甚至圖像處理器都是采用28nm制程生產。

在過去十年當中，28nm仍不斷地在發展中，其中高介電層/金屬閘極（High-K Metal Gate，后簡稱HKMG）被認為是28rim量產制勝關鍵所在，臺積電、三星、聯電與格羅方德都擁有這一技術，以SOI（Silicon On Insulator）為絕緣層上覆硅技術來說，主要是在硅晶圓上做特殊材質處理，在硅基板上增加絕緣層，物理上由于多了一層材料，可使復雜的制程變得更為簡單，不會因晶圓過薄影響良品率，電性表現上更節能省電，產出的芯片也會有較高的效能。

隨著制程的進一步發展，后來三星與格羅方德還開發出低耗電且更寬廣應用的28nm FD SOI制程，應用于制造物聯網、車用電子和機器學習市場的各種設備之中，目前這項技術在28nm及22nm制程可以全面量產。SOI將更加具有性價比優勢，28nm可被視為一個轉折點，這也延續了28nm的重要性。

從28nm制程芯片的需求來看，早期受惠于手機、平板電腦等移動處理器與基帶芯片帶動，2017年之后盡管在這些注重高性能的領域應用有所下降，但在機頂盒和智能電視等其他領域的應用卻迅速增加，近期在自動駕駛汽車以及物聯網等新領域的接續下，又再一次延續其市場需求，而且5G和汽車對芯片的需求量非常高，單車芯片使用量往往都在三位數，但與此同時產能受新冠肺炎疫情影響，所以全球目前都處于“缺芯”狀態。

由于28nm并非受美國管制的半導體制程，因此，中芯國際預計與深圳政府合作發展的半導體產業中，將投入28nm以上制程的生產線，目標是達到每月4萬片12英寸晶圓產能，預計在2022年量產。其實，中芯國際在2015年就開始28nm制程量產，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研發。2018年底，華虹集團旗下的12英寸晶圓代工廠上海華力宣布：基于上海華力28nm低功耗制程平臺的一顆無線通信數據處理芯片成功進入量產階段。至此，除了中芯國際之外，上海華力成為另一家具備了28nm制程的中國晶圓代工廠。

隨著5G普及率愈來愈高，我們很快將進入完全數字化的網絡世界。其中芯片將越來越多地應用于各種技術升級和創新中。因此可預見的是，智能手機產業將持續推動先進制程往5nm以下發展，但是，物聯網在無處不在的運算和連接的驅動下，將使得28nm成為未來半導體產業發展的基礎與動力。

28nm制程需求量保持在較高水平，這是各大上游廠商增產的根本原因