各大晶圆厂纷纷加码，28nm制程为何再次火热?

薛山

台积电宣布将斥资约新台币800亿（约185.2亿元人民币）在南京厂扩大28nm制程产能，目标在2023年中前达到每月4万片。除此之外，联电除了与联发科、联咏、瑞昱等IC设计公司讨论投资28nm产能合作之外，奇景光电、三星以及高通似乎也愿意加入这一合作行列。

对于台积电来说，扩充28nm制程主要是增加汽车芯片产能以及因应其他远距应用所需。对于联电来说，无论是电源管理、显示驱动、车用甚至图像处理器都是采用28nm制程生产。

在过去十年当中，28nm仍不断地在发展中，其中高介电层/金属闸极（High-K Metal Gate，后简称HKMG）被认为是28rim量产制胜关键所在，台积电、三星、联电与格罗方德都拥有这一技术，以SOI（Silicon On Insulator）为绝缘层上覆硅技术来说，主要是在硅晶圆上做特殊材质处理，在硅基板上增加绝缘层，物理上由于多了一层材料，可使复杂的制程变得更为简单，不会因晶圆过薄影响良品率，电性表现上更节能省电，产出的芯片也会有较高的效能。

随着制程的进一步发展，后来三星与格罗方德还开发出低耗电且更宽广应用的28nm FD SOI制程，应用于制造物联网、车用电子和机器学习市场的各种设备之中，目前这项技术在28nm及22nm制程可以全面量产。SOI将更加具有性价比优势，28nm可被视为一个转折点，这也延续了28nm的重要性。

从28nm制程芯片的需求来看，早期受惠于手机、平板电脑等移动处理器与基带芯片带动，2017年之后尽管在这些注重高性能的领域应用有所下降，但在机顶盒和智能电视等其他领域的应用却迅速增加，近期在自动驾驶汽车以及物联网等新领域的接续下，又再一次延续其市场需求，而且5G和汽车对芯片的需求量非常高，单车芯片使用量往往都在三位数，但与此同时产能受新冠肺炎疫情影响，所以全球目前都处于“缺芯”状态。

由于28nm并非受美国管制的半导体制程，因此，中芯国际预计与深圳政府合作发展的半导体产业中，将投入28nm以上制程的生产线，目标是达到每月4万片12英寸晶圆产能，预计在2022年量产。其实，中芯国际在2015年就开始28nm制程量产，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研发。2018年底，华虹集团旗下的12英寸晶圆代工厂上海华力宣布：基于上海华力28nm低功耗制程平臺的一颗无线通信数据处理芯片成功进入量产阶段。至此，除了中芯国际之外，上海华力成为另一家具备了28nm制程的中国晶圆代工厂。

随着5G普及率愈来愈高，我们很快将进入完全数字化的网络世界。其中芯片将越来越多地应用于各种技术升级和创新中。因此可预见的是，智能手机产业将持续推动先进制程往5nm以下发展，但是，物联网在无处不在的运算和连接的驱动下，将使得28nm成为未来半导体产业发展的基础与动力。

28nm制程需求量保持在较高水平，这是各大上游厂商增产的根本原因