晶圆代工厂宣布，在扩大产能方面缺乏核心只是一个表面原因

最近几个月，晶圆代工厂宣布扩大产能，华虹半导体宣布建设工艺等级为90-65/55纳米的生产线，TSMC、联华电子和SMIC也表示将扩大28纳米的产能。

早在今年3月18日，SMIC就宣布与深圳签署合作框架协议，SMIC深圳将重点生产28纳米及以上集成电路并提供技术服务，最终实现月产量约4万片12英寸晶圆，项目投资预计23.5亿美元(折合人民币152.75亿元)。

4月，TSMC宣布将斥资28.87亿美元(相当于187.19亿元人民币)扩大南京TSMC 28纳米产能，预计将达到每月4万件的生产规模。紧接着，UMC还召开了一次在线会议，宣布将投资约135.3亿元人民币，扩大台南科学园12英寸工厂Fab12的28纳米产能。

这些宣布扩大生产的铸造厂预计将于2022年开始正常生产。十几年前发展起来的28nm工艺，在智能手机广泛使用5nm先进工艺的今天依然炙手可热，甚至在每个晶圆厂之前都引发了新一轮的竞争。

值得注意的是，28nm产能的集体扩张与目前的核心不足没有直接关系。

铸造巨头TSMC的“转折点”

仍然受摩尔定律的驱动，芯片工艺在2010年左右发展到28纳米。当时半导体公司被金融危机大大削弱。许多IDM公司要么剥离制造业务，要么在芯片设计上投入更多资源，给晶圆代工厂带来了更大的发展空间。

78岁的张忠谋回到TSMC后，TSMC在2011年成为第一个批量生产28纳米工艺的铸造厂。当时有报道称，TSMC推出的第一个版本是低功耗的28nmLP，采用传统的sion工艺，引入多晶硅栅极和二氧化硅硝酸盐，适用于低频环境。

事实上，当工艺发展到45纳米时，核心面积减少，导致单位面积密度更高，泄漏问题更严重。此时，传统的二氧化硅栅介质工艺遇到了瓶颈，即TSMC生产的第一代28纳米产品，虽然可以减少芯片面积，但没有解决高功耗的问题。因此，业界普遍转向HKMG(高k绝缘金属栅)层压技术，可以减少泄漏。

在选择HKMG的晶体管结构时，业界分为两大阵营，一个是以IBM为首的Gate-First工艺学派，其支持者是英飞凌、NEC、GF、三星、意法半导体等芯片制造技术联盟的成员。另一个是以英特尔和TSMC为代表的最后一道工序学派。这两种流程类型都有各自需要克服的困难。PMOS晶体管的mosfet很难控制，而后者需要积极配合设计过程修改电路，提高管芯密度。虽然双方都声称他们的工艺更适合HKMG晶体管，但没有实际产品来证明谁更优秀。

2012年率先攻克28nm HKMG工艺的TSMC证明了少人青睐的Gate-Last更有潜力和优势。它引入了适合高频的28nm，然后继续推进到20nm。

TSMC流程节点的发展历史，图片来自TSMC官网

这一次，HKMG的选择让TSMC取得了巨大的胜利，营收和利润都达到了历史新高，把当时最大的竞争对手三星和GF远远甩在了后面。2012年，当它迅速转向28纳米时，TSMC在第四季度财务报告中表示，该公司今年实现了创纪录的收入和利润，出货量比2011年增加了30倍。

2013年，三星、GF、UMC的28nm HKMG刚刚引入量产，TSMC则利用先发优势快速抢占客户资源，占领市场，28nm出货量持续上升，甚至占据细分节点80%以上的市场份额。

每个工厂在28纳米及以下的大规模生产能力，图片来自OMDIA

虽然摩尔定律指出，一个集成电路可以容纳的晶体管数量每18个月翻一番，处理器的性能每两年翻一番，但这并不意味着当工艺节点发展到下一代时，上一代就失去了意义，尤其是在28nm。

效益最高、应用最广泛的金是28纳米

虽然TSMC早在2011年就实现了28纳米的大规模生产，并一直在开发更先进的工艺，但28纳米一直是TSMC的核心业务。2016年营收占比26%，2017年和2018年占比23%。直到2020年，28纳米的营收仍占总营收的12.67%，仅次于7纳米和16纳米，需要EUV光刻机

28纳米之所以能支撑TSMC近十年的核心业务，主要有两个原因。一方面，先进工艺中28nm的性价比高，未来需要FinEFT工艺的16/14nm节点，这将使晶圆的制造成本增加至少50%。同时，使用寿命不如28nm节点，更先进的工艺成本更高，所以只有市场最大的智能手机才能承受这么高的成本。

另一方面，随着28nm技术的成熟，市场需求爆炸式增长，从最初在手机处理器和基带的应用，到后来在OOT盒和智能电视的应用。

随着个人集成电路时代的到来和物联网、5G等技术的演进，无论是用于提高手机屏幕的OLED驱动，还是满足物联网设备的各种连接芯片，还是用于混合计算中心、无线基站和自助，

动驾驶汽车等专有领域的 FPGA，高性能低功耗的 28nm 工艺都是理想的选择。

放眼于全球，根据 TrendForce 调查研究，2020 年 28nm 及以上制程的产品线更加广泛，包括 CMOS 图像传感器、小尺寸面板驱动 IC、射频元件、电视系统单芯片、WiFi 及蓝牙芯片等众多需求增长，28nm 订单持续爆满。

还有一个重要原因是，尽管客户更愿意使用更加成熟的工艺和更低的成本制造，但 8 吋晶圆厂随着设备折旧而数量大幅下降，即 200mm 晶圆利用率升高且产能增长缓慢，因此原本能够用更加成熟制程的电子产品也被迫往 28nm 迁移。

扩产 28nm 是共识，缺芯潮只是引爆点

晶圆代工厂们相继宣布扩产 28nm，表面上看似乎与当下的缺芯潮密切相关，扩产已经发展成熟、效益最高的 28nm 产能，能更好更快地解决缺芯问题。

不过产能扩充往往需要较长的时间周期，这些 28nm 芯片至少明年才能正常生产，短时间内依然无法解决产能短缺的问题。实际上业界和市场早已对 28nm 做出评估，即使没有这一次缺芯潮，依然会选择扩产 28nm 工艺。

一位半导体行业资深人士告诉本网，扩产反应了业界对 28nm 工艺制程的共识，未来半导体行业的整体用量依然会继续增加，包括车用、电源等方面，就整个晶圆厂目前 28nm 的产能，也没有特别大，中芯国际目前 28nm 月产能大约在 8 万片。

“产能迟早都要往前走，这次的缺芯潮是一个诱因，让各个晶圆厂下定决心一起往前走。”

值得注意的是，去年年底我国国务院也发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，政策显示，国家鼓励的集成电路线宽小于 28 纳米 (含)，且经营期在 15 年以上的集成电路生产企业或项目，第一年至第十年免征企业所得税。从某种程度上也证明了 28nm 的重要性。

或许 28nm 看上去没有 5nm、2nm 高端，但适用范围确实更加广泛，人人都在关注更加先进的制程支撑智能手机这块巨大的市场，但最先进的不一定适合所有，应用范围最广泛的不一定最先进。