28nm后，芯片的流片成本將成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。“如果說目前開一個(gè)28nm的芯片200-300萬美元對(duì)很多公司來說已是不堪重負(fù)，那么，未來，開一款16nm的芯片成本將在千萬美元左右，而開一款10nm的芯片，從現(xiàn)在各項(xiàng)投入來看，可能需要達(dá)到13億美元?！痹谇安痪门e辦的“2014上海FD-SOI論壇”上，芯原微電子公司技術(shù)市場(chǎng)和應(yīng)用工程師資深總監(jiān)汪洋對(duì)《電子工程專輯》首席分析師孫昌旭說道。不過，盡管如此昂貴，他透露國內(nèi)仍有一些真土豪提出要開16nm的芯片，主要是那些為挖金幣而定制的處理器芯片。
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如果說28nm的設(shè)備與各方面的投入已經(jīng)令人望而生畏，那么其之后的工藝，各種設(shè)備投入則會(huì)變成天文數(shù)字，并且，現(xiàn)在主流的FinFETs技術(shù)路線成本會(huì)更高，實(shí)現(xiàn)難度也更大。著名研究機(jī)構(gòu)International Business Strategies（IBS） CEO Handel Jones在會(huì)上大力推薦FD-SOI技術(shù)路線。他分析：“FinFETs 在設(shè)計(jì)上具有高成本與高難度，英特爾也由于這個(gè)原因，導(dǎo)致其14nm產(chǎn)品由于技術(shù)爬坡，延遲了15個(gè)月量產(chǎn)。三柵極產(chǎn)品是晶圓廠與無晶圓廠的芯片公司共同面臨的重大難題。”他說道，“考慮到FD-SOI功耗比BULK CMOS低，但是成本又比FinFets便宜。所以，我認(rèn)為FD-SOI是銜接28nm BULK CMOS工藝與FinFETs的最好的技術(shù)。”
據(jù)會(huì)上介紹，韓國三星會(huì)同時(shí)走兩條路線，并且正在考慮更偏向FD SOI。“三星明年一季度會(huì)有28nm FD-SOI量產(chǎn)工藝推出，同時(shí)，其28nm的BULK CMOS工藝會(huì)有大量產(chǎn)能放出來。明年28nm芯片的流片成本會(huì)快速下降?！蓖粞蠓治?。這個(gè)對(duì)于中國IC公司來說是一個(gè)好消息，因?yàn)槟壳皟H有的三四家28nm晶圓廠，不僅流片成本貴，而且中國公司根本搶不到產(chǎn)能。據(jù)昌旭了解，今年下半年，因?yàn)樘O果的iphone6和iphone6 P占了TSMC大量的28nm產(chǎn)能，導(dǎo)致像聯(lián)發(fā)科技這種TSMC的重要客戶也拿不到所需要的28nm足夠產(chǎn)能，更不用說大陸的IC公司。并且，明年，高端的手機(jī)芯片會(huì)轉(zhuǎn)向20nm了，比如高通的S810系列明年初量產(chǎn)就是20nm了；而海思更是宣布已開始與TSMC在試產(chǎn)包括網(wǎng)絡(luò)芯片與手機(jī)芯片兩種產(chǎn)品的16nm工藝。
好了，下面我們來看看Handel Jones所分析的，在未來28后世代芯片產(chǎn)業(yè)鏈的巨額成本。
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本文下一頁：目前28nm的芯片哪些領(lǐng)域在用？
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我們先看看目前熱門的28nm工藝，主要是哪些應(yīng)用在采用？下圖下分析可以看出，2015年至2016年，28nm的工藝主要應(yīng)用領(lǐng)域還是手機(jī)應(yīng)用處理器和基帶。但是，其它應(yīng)用上來也很快，比如說OTT盒子和智能電視等市場(chǎng)。至2019年與2020年的時(shí)候，混合信號(hào)產(chǎn)品和攝相芯片也將會(huì)采用28nm的工藝了，當(dāng)然，那時(shí)候，手機(jī)芯片就會(huì)采用更高端工藝了，看后面的分析。
并且，從下圖可以看出，28nm工藝節(jié)點(diǎn)將會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間窗口，也就是它會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是高端主流的工藝節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槌杀镜年P(guān)系，大家不會(huì)很快地轉(zhuǎn)向16nm/14nm。
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本文下一頁：FD SOI工藝的市場(chǎng)潛力分析
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目前，IBM與ST在32nm與28nm上提供FD SOI工藝，IBM的產(chǎn)能最大，ST的產(chǎn)能小。明年，三星開始在28nm節(jié)點(diǎn)上推FD SOI?！澳壳爸萍sFD SOI產(chǎn)能的一個(gè)重要因素是芯片載板材料短缺。全球主要有三家FD SOI載板材料廠商：Sun Edison、Soitec以及SEH?！毙驹璅AE總監(jiān)汪洋說道。從下圖看，IBS對(duì)于FD SOI工藝的預(yù)期是非常高的?！拔锫?lián)網(wǎng)上需要的SoC芯片，基于小尺寸、低功耗、長(zhǎng)壽命周期，并且是數(shù)模混合的IC，這些都是FD SOI工藝非常適合的?！盚andel Jones解釋。他特別看好特聯(lián)網(wǎng)芯片未來對(duì)FD SOI工藝的需求。
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本文下一頁：FD SOI工藝成本優(yōu)勢(shì)分析
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IBS認(rèn)為，在28nm與14nm兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，F(xiàn)D SOI工藝都具有Wafer成本優(yōu)勢(shì)。并且28nm FD SOI與目前的28nm普通工藝比，沒有太多的Wafer成本提升。
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每百萬門的成本來看，F(xiàn)D SOI也具有很大的優(yōu)勢(shì)。
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上圖：分析各種工藝晶圓廠的使用壽命，F(xiàn)inFETs的壽命最短。
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IBS認(rèn)為，拿物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用來看，由于其對(duì)低功耗與低成本的要求，F(xiàn)D SOI是最佳選擇。
本文下一頁：28nm后世代芯片巨額成本分析
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如下圖，對(duì)于FinFet，完成一個(gè)14/16nm的設(shè)計(jì)，成本高達(dá)2.127億美元。
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下圖，對(duì)于一個(gè)300mm的晶圓廠，生產(chǎn)10K的WPM，如果是未來的5nm節(jié)點(diǎn)，可能需要40億美元！
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下圖：對(duì)于設(shè)備廠商而言，5nm節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，在生命周期內(nèi)將帶來168億美元的收入。
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下圖：每40K WPM晶圓片帶來的收入，比如14/16nm可達(dá)47億美元，而未來的5nm節(jié)點(diǎn)更是會(huì)達(dá)到94億美元，所以wafer廠商在投產(chǎn)前就需要對(duì)應(yīng)用進(jìn)行教育，不能讓產(chǎn)能空出來，那將是巨大的損失。
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“業(yè)界很多人希望沿者英特爾的FinFet路線走，他們不知道英特爾已遭遇FinFet延遲量產(chǎn)的痛苦，并且英特爾每年投入到工藝研發(fā)的費(fèi)用就高達(dá)30億美元。”Handel Jones說道，“TSMC在16nm FinFet上犯過一些錯(cuò)誤，現(xiàn)在需要的是在10nm FinFet上加速前進(jìn)。今年，它在28nm的產(chǎn)能約為150K WPM，明年可達(dá)到180K WPM?！弊詈螅偨Y(jié)道：“人類在雙極工藝上已有50年的歷史，但是在3D晶體管上才剛剛開始，可靠性還需要證實(shí)。我們認(rèn)為，28nm的FD SOI是一個(gè)正在被證明的技術(shù)，而14nm FD SOI將具有很大的潛力，并且可以擴(kuò)展至10nm。”特別的，他指出：“中國的半導(dǎo)體工藝路線如果沿著FinFet將會(huì)損失大量的金錢，對(duì)于中國來說，最好的選擇是FD SOI?！?
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