厦门联芯试产 28 奈米 HKMG 製程良率达 98%,恐威胁中芯龙头地位

  • 2020-06-22
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厦门联芯试产 28 奈米 HKMG 製程良率达 98%,恐威胁中芯龙头地位

随着 28 奈米 Poly/SiON 製程技术成功量产,再加上 2018 年 2 月成功试产客户採用 28 奈米 High-K/Metal Gate(HKMG)製程技术的产品,试产良率高达 98% 之后,厦门联芯在 28 奈米节点上的技术快速成熟。这相对于当前代表中国晶圆代工龙头的中芯,在 28 奈米 HKMG 製程良率一直不如预期的情况下,如果中芯新任联席首席执行长梁孟松无法改善这样的情况,并且力求在 14 奈米的製程上有所突破,则中芯在中国的晶圆代工龙头地位可能面临不保的情况。

根据中国厦门联芯积体电路的公告指出,该公司再次取得了技术发展上的新里程碑。也就是说,中国厦门联芯已于 2018 年 2 月成功试产客户採用 28 奈米 High-K/Metal Gate 製程技术的产品,而且试产良率高达 98%。使得目前中国厦门联芯是继中芯之后,能同时提供 Poly/SiON 和 High-K/Metal Gate 两种製程技术的厂商。厦门联芯试产 28 奈米 HKMG 製程良率达 98%,恐威胁中芯龙头地位

事实上,中国中芯半导体早在 2016 年 2 月份就宣布 28 奈米 HKMG 製程已经成功进入设计定案阶段(tape-out),是中国本土晶圆厂中,首家可同时提供 28 奈米多晶硅(PolySiON)与高介电常数金属闸极(High-K/Metal Gate,HKMG)製程的厂商。

业界人士指出,因为 HKMG 技术较 PolySiON 困难许多,但可较 PolySiON技术 改善驱动能力、提升晶体管的性能,同时大幅降低闸极漏电量所形成的绝缘层,氧化物厚度也较薄,能进一步可降低晶体管的尺寸。因此,首度被用于 45 奈米製程之后,各大厂在进行製程优化的同时,也都会积极推出 HKMG 製程。

而也因为 HKMG 流程的差异性,在金属闸极在源极与汲极区之前或之后形成,使得 HKMG 流程分为 IBM 为首的 Gate-first,及英特尔为主的 Gate-last 两大阵营。不过,因为 Gate-last 要做到与 Gate-first 管芯密度相同,需要较複杂的工序与设计端的调整。因此,包括台积电、格罗方德等大厂都在一开始採 Gate-first 製程,联电则是採混合式进行。厦门联芯试产 28 奈米 HKMG 製程良率达 98%,恐威胁中芯龙头地位

然而,该项技术发展到后来,都遭遇到 Vt 临界电压难以控制,功耗暴增的难解情况。所以,台积电在 2010 年发展 28 奈米製程时,毅然决然改走 Gate-last。到了 2012 年,台积电包含 HKMG 製程的 28 奈米全世代製程技术才进行量产。至于,联电的部分,则是到 2014 年下半年,才推出 28 奈米 HKMG 製程。

而中国中芯在 HKMG 製程上则是走与台积电、联电相反的道路。中芯在 28 奈米节点原先走 Gate-last,在 2012 年得到 IBM 的协助,签订合作开发协议之后,採取以 Gate-last 与 Gate-first 兼容进行技术开发。不过,不同于先前 40 奈米节点的技术授权方式,而是 IBM 后来同意中芯可就研发成果往更先进製程开发。因此,直到 2016 年 2 月,中芯正式宣布 28 奈米的 HKMG 製程已成功进入设计定案的阶段。厦门联芯试产 28 奈米 HKMG 製程良率达 98%,恐威胁中芯龙头地位

但是,就在中芯半导体大力推广 28 奈米节点製程的同时,2017 年就有外媒点名指出,虽然中芯的 28 奈米处于快速成长阶段,但从产品规格来分析,其多偏向中低阶的 28 奈米 Ploy/SiON 技术,高阶的 28 奈米 HKMG 製程良率一直不如预期。另外,当时德意志银行还在投资报告中指出,因为中芯的 28 奈米晶圆不论在回报率、价格及毛利上都遇到挑战。因此,客户虽然未来 3 年对 28 奈米晶圆需求强烈。但是,中芯国际的 28 奈米晶圆生产缓慢,加上高阶技术门槛都让其生产线缺乏竞争力。

因此,对于这样的情况,就有业界人士指出,在当前中芯的 28 奈米高阶製程发展不顺,又厦门联芯有联电背后的技术支援,使得技术良率不断提升。再加上 28 奈米製程为中阶手机晶片和高阶网路晶片採用的主力製程,联芯势必将抢攻中国手机晶片的订单的情况下,不但厦门联芯恐分食中芯的市占率。而且,这对中芯来说,厦门联芯未来将有机会威胁中芯中国晶圆代工的龙头地位。

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