昔日,芯片制造的巔峰追求聚焦于先進制程技術,各廠商競相追逐,摩爾定律的輝煌似乎預示著無盡前行的時代......
在人工智能(AI)技術浪潮推動下,先進制程芯片需求激增,導致市場供不應求,價格扶搖直上,呈現出供不應求的緊俏局面。同時,與此形成鮮明對比,成熟制程芯片領域卻已悄然拉開價格戰的序幕。
從技術創新的角度看,成熟制程并非停滯不前。
相反,由于工藝優化、材料創新等技術的不斷應用,這些制程在提升效率、降低能耗、增強可靠性等方面仍有巨大的潛力可挖。
同時,面對定制化、差異化的市場需求,成熟制程技術也展現出了其靈活性和適應性,能夠根據客戶需求進行快速調整和優化。
回顧2023年的全球半導體行業時,一個不可忽視的現象是晶圓代工成熟制程產能利用率的持續低位徘徊;這一現象不僅反映了當前市場的復雜性和多變性,也預示著行業內部正在經歷一場深刻的調整與變革。
因此,市場需求低迷是導致晶圓代工成熟制程產能利用率低下的重要原因。智能手機、筆記本電腦、電視等消費類電子產品的銷量下滑,直接影響了對芯片的需求。
這意味著,半導體行業進入消化過剩庫存的階段,也加劇了市場需求的疲軟。面對供過于求的局面,晶圓代工廠商不得不采取降價策略以爭取訂單,這進一步壓縮了利潤空間,使得產能利用率難以有效提升。
值得一提的是:談及芯片技術,近期頻繁被聚焦的莫過于引人注目的芯片制程議題。
芯片,這一微觀世界的奇跡,是由不計其數的晶體管精密構建而成;每個晶體管,作為構成芯片的基本單元,都巧妙地融合了源極、柵極與漏極三大要素。
柵極的寬度,這一關鍵參數,直接對應著我們所稱的制程節點,也就是大家耳熟能詳的納米工藝標識中的具體數值。
從早期的28nm,到后續的14nm、7nm,到目前廣泛討論的5nm、3nm,以及臺積電正全力推進的2nm等;這些數字不僅代表著芯片制造技術的不斷精進,更預示著芯片性能與能效的顯著提升。
與此同時,成熟制程與先進制程在半導體制造業中“熠熠生輝”,隨著時間和市場需求的變化而有所不同,其哪個更缺產能。
成熟制程:通常指的是28nm及以上的制程工藝。這些工藝已經過長時間的市場驗證,技術相對成熟,生產成本較低,穩定性高。它們廣泛應用于制造中小容量的存儲芯片、模擬芯片、MCU(微控制單元)、電源管理(PMIC)、模數混合、傳感器、射頻芯片等。
先進制程:則是指28nm以下的制程工藝,目前主要為16/14nm及以下節點。這些工藝追求更高的晶體管密度和更低的功耗,主要用于制造高性能的芯片,如CPU、GPU等,在高性能計算、人工智能、圖像處理等領域。
成熟制程產能緊缺:
市場需求旺盛:成熟制程廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業控制、物聯網等多個領域,這些領域對芯片的需求持續增長,導致成熟制程產能緊張。
供應鏈重建:在過去幾年中,由于多種因素導致的供應鏈中斷和產能不足問題,各大晶圓代工廠正在積極重建供應鏈和擴充產能,但這一過程需要時間,因此在短期內成熟制程產能仍然緊缺。
技術穩定性與成本效益:成熟制程技術相對成熟,生產成本較低,且能夠滿足大多數中低端電子產品的需求,因此在市場上具有較大的需求量。
先進制程產能緊缺:
技術前沿與高性能需求:先進制程技術代表著半導體產業的前沿發展方向,是高性能芯片制造的關鍵。隨著人工智能、高性能計算、5G等技術的快速發展,對先進制程芯片的需求急劇增加。
技術門檻高:先進制程技術的研發和生產需要巨大的投入和長期的技術積累,只有少數幾家企業能夠掌握這些技術。因此,先進制程的產能相對有限,難以滿足市場的旺盛需求。
產能爬坡期:先進制程技術正處于產能爬坡期,每年都會有大幅度的提升,但生產商數量有限(主要為臺積電和三星),且產能擴張速度可能跟不上市場需求的增長速度。
雖說,許多觀點傾向于認為先進制程技術的不斷演進,成熟制程最終會面臨淘汰的命運,這一看法雖蘊含一定邏輯,卻非全然無誤。
首先,從狹義層面,納米制程的精細化通常直接關聯于芯片體積的顯著縮減、性能的飛躍式提升以及能耗的有效降低。這一趨勢在高度集成且體積受限的手機芯片領域尤為顯著,其中先進制程技術的應用成為了不可或缺的關鍵因素。
其次,臺積電制程進步的意義:5nm工藝相對于7nm工藝,邏輯密度提升了80%,在同等功耗下性能提升了15%,在同等性能上,功耗可以降低35%。
尤其,蘋果以A15和A14為例,A15采用了臺積電3nm 制程進行制造,而上一代的A14芯片則采用4nm 制程技術。A15集成150億晶體管,比A14的118億晶體管增加了27%。這也造成了A15 CPU單核性能提升10%、GPU性能提升40%。當然,這里必然還有新一代芯片的設計因素。
然而,在工業控制、汽車制造及軍事裝備等關鍵領域,情況則截然不同。這些領域對芯片的穩定性、耐用性和長期可靠性有著極高的要求,而這些恰恰是成熟制程芯片所擅長提供的。
基于以上情況,我們不難發現:
芯片設計并非單純追求尺寸的微縮化,而是需綜合考慮性能、功耗、成本及可靠性等多個維度。先進制程芯片在提升性能與降低功耗方面確實表現出色,尤其適用于手機處理器等對性能有極高要求的場景。
另外,在工業控制、汽車電子及軍事裝備等關鍵應用領域,芯片的長期穩定性、環境適應性和高可靠性成為更為關鍵的因素。
綜上所述,盡管市場初期對今年成熟制程晶圓代工市場的展望持謹慎態度,但近期一系列積極動態,特別是庫存去化加速與訂單轉移現象的顯著增強,已成為市場關注的焦點。
自四月以來,成熟制程市場呈現出明顯的企穩跡象,業界普遍對第二季度成熟制程產線的表現持樂觀態度,預期將實現溫和復蘇,而下半年則有望進一步展現出更為強勁的復蘇態勢。
隨著市場回暖趨勢的逐步確立,預計至2024年底,多數晶圓代工廠商的8英寸晶圓代工產能利用率將顯著回升至60%以上的高水平;這意味著隨著市場需求的增加和產能利用率的提高,成熟制程的價格會有所回升。
由于篇幅受限,本次的成熟制程就先介紹這么多......奇普樂將在每周,不定時更新~
最后的最后,借由拿破侖·波拿巴的一句名言:最困難的時候,也就是我們離成功不遠的時候。愿每一位半導體從業者可以——貫徹始終、堅定不移!
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原文標題:芯片微型化挑戰極限,成熟制程被反推向熱潮
文章出處:【微信號:奇普樂芯片技術,微信公眾號:奇普樂芯片技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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