圖：來自臺積電

臺積電的最新季報顯示，5納米制程晶圓出貨量占據(jù)了總晶圓營收的18%，7納米制程晶圓出貨量占據(jù)了總晶圓營收的31%，先進制程(7納米和更先進制程)晶圓占據(jù)了總晶圓營收的49%，28nm營收占據(jù)總晶圓營收的11%。

圖：來自臺積電

此前《電子時報》報道指出，美國已經(jīng)對臺積電施加壓力，敦促臺積電不要擴建旗下位于中國南京的芯片代工廠。臺積電這次在法說會上直接表態(tài)，發(fā)言人強調(diào)會進一步擴大在南京的28nm產(chǎn)線，以滿足客戶的迫切需求，計劃2022年下半年開始量產(chǎn)，2023年達到每月4萬片的規(guī)模。

臺積電在南京擴廠，每月會分掉2萬片的市場份額對本土晶圓廠基本上沒有影響，還為國內(nèi)找不到流片渠道的IC設計公司提供流片機會。為何28nm制程如此重要？在國內(nèi)持續(xù)推進28nm國產(chǎn)化進程時，臺積電推進大陸建廠主要背景是怎樣的？本文進行詳細解讀。

28nm產(chǎn)線為何重要？

芯片制造是一個高度復雜的過程，需要數(shù)年積累的技能和專業(yè)知識。在生產(chǎn) 28nm 和 14nm 芯片等較小的芯片時更是這樣。相比較 40nm制程，28nm 技術帶來了更好的優(yōu)勢。臺積電稱與40nm工藝相比，28nm工藝的芯片密度達到了后者的2倍，SRAM的面積則可以減少50%。新材料新技術的應用使得28nm工藝的速度比40nm工藝提高了45%。考慮到這些成本和技術因素，28nm工藝有望成為未來幾年的中端主流工藝節(jié)點。

圖表來自臺積電官網(wǎng)

2011年，臺積電28nm制程開始量產(chǎn)，領先競爭對手3~5年，營收占比只用了一年時間就從2%爬升到了22%。28nm為臺積電奠定了基礎，臺積電在晶圓代工市場的市占率也從2009年的45%提高到了52%以上。臺積電28nm制程支持廣泛的應用，包括中央處理器 (CPU)、圖形處理器 (GPU)、高速網(wǎng)絡芯片、智能手機、應用處理器 (AP)、平板電腦、家庭娛樂、消費電子、汽車和物聯(lián)網(wǎng)。

臺積電資料顯示，其業(yè)界領先的28nm制程技術主要采用High-k Metal Gate (HKMG) 后柵極技術。與先柵極技術相比，后柵極技術提供更多優(yōu)勢，包括更低的漏電流和更好的芯片性能。

相比之下，中國內(nèi)地的芯片代工廠在28nm制程突破在4年之后，中芯國際在2013年第四季度實現(xiàn)28nm開發(fā)，在2015年才量產(chǎn)28nm制程，并于2018年宣布完成28nm HKMG的研發(fā)，這是大陸首家實現(xiàn)了28nm工藝的量產(chǎn)。從中芯國際2020年39.1億美元的營收計算，只能提供約4億多美元的28nm及其以下產(chǎn)能，月產(chǎn)能大概在一萬片左右。

據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，全球28nm市場在百億美元左右，臺積電代工產(chǎn)能就占據(jù)一半以上，其2020年來自28nm的營收高達48億美元。在耕耘十余年之后，臺積電擁有多個面向不同需求不同應用的工藝平臺，為其在成本和產(chǎn)能上都帶來了巨大的優(yōu)勢。

早在車用芯片客戶與多國政府爭搶產(chǎn)能之前，臺積電早已看好28納米工藝搶手情況，在掌握多家客戶與長約大單后，宣布在南京增強28納米成熟工藝產(chǎn)能，2022年下半開始量產(chǎn)，2023年中完成4萬片月產(chǎn)能建置，訂單來自中國等全球客戶。

車用芯片、圖像傳感器芯片、OLED驅動芯片多采用成熟制程，28nm堪當重任

根據(jù)Garter預測，2021年全球半導體市場將達到5451億美元規(guī)模，其中車用半導體將達到499億美元的規(guī)模，車用半導體的成長率將達到28.9%。目前在車用半導體市場，MCU用量最大，國內(nèi)車規(guī)級MCU主要以NXP、瑞薩、英飛凌、微芯等傳統(tǒng)國際汽車半導體大廠為主，CR4達到79%。國產(chǎn)化率達到5%。瑞薩是全球最大的車用MCU供應商，其28nm MCU芯片采用外部代工模式，訂單為臺積電獨攬。

數(shù)據(jù)來自Gartner，圖表來自臺灣工業(yè)研究院

目前全球經(jīng)歷車規(guī)級MCU缺貨潮。產(chǎn)能受到排擠影響最顯著的有12英寸廠的車用微控制器（MCU）與CMOS圖像傳感器（CIS），其中28nm、45nm與65nm節(jié)點產(chǎn)能最為緊缺。據(jù)TrendForce調(diào)查顯示，2020年28nm及以上制程的產(chǎn)品線更加廣泛，包括CMOS圖像傳感器、小尺寸面板驅動IC、射頻元件、電視系統(tǒng)單芯片、WiFi及藍牙芯片等眾多需求增長。

全球主要芯片代工廠在關鍵節(jié)點量產(chǎn)時間表

電子發(fā)燒友根據(jù)公開資料制圖

臺積電最新表示，28nm的eFlash是臺積電最新的嵌入式存儲器的節(jié)點，隨著28nm工藝的持續(xù)改進，28nm制程的傳感器也已經(jīng)出現(xiàn)。還有在OLED驅動芯片當中，在高分辨率、低功耗等趨勢帶動下，臺積電工廠擁有28HV和40HV兩種技術。中芯國際的28nm工藝技術主要服務于手機SOC芯片、IoT、數(shù)字電視等領域的終端客戶。

上海集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金董事長沈偉國對記者表示，臺積電每一代先進制程的攻克，都伴隨著ASML、泛林半導體等上游設備廠商更先進節(jié)點的技術突破，設備廠與代工廠之間聯(lián)合研發(fā)，聯(lián)動創(chuàng)新的模式是集成電路行業(yè)的永恒旋律。這一點也是目前國產(chǎn)化28nm的主要痛點。

從全球晶圓代工廠Fab數(shù)據(jù)來看，除了臺積電引領先進工藝的高毛利，其他晶圓廠營收都主要來自于穩(wěn)定成熟的工藝，在這些代工廠中，聯(lián)電、格芯、中芯國際等在28nm上都有穩(wěn)定性提升以及各種新產(chǎn)品的導入來滿足不同場景。

隨著全球車用半導體芯片需求大增，臺積電也在歐盟與德國力邀下，開始評估在德國設廠的初步方案，暫定是12/16納米工藝，主要客戶包括恩智浦(NXP)、安森美(On-Semi)與英飛凌(Infineon)等大廠，其中，NXP出貨規(guī)模不斷增強下，近期已陸續(xù)與聯(lián)電簽下28nm長約。

今年，中國本土芯片廠商也在持續(xù)推進國產(chǎn)28nm產(chǎn)線建設?！耙坏?8nm在中國實現(xiàn)國產(chǎn)化，很多下游應用產(chǎn)業(yè)將能夠實現(xiàn)芯片自力更生。這也將能夠滿足手機以外的大多數(shù)電子產(chǎn)品的需求。中國工程院院士倪光南博士最近在接受中國媒體采訪時表示，這對于芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的中國本土企業(yè)來說將是一個非常好的機會。

在6月初的2021技術論壇上，臺積電曾經(jīng)強調(diào)，未來3年1000億美元投資，絕對符合客戶需求，過去臺積電是穩(wěn)健擴產(chǎn)，現(xiàn)在要以5倍的速度來建廠擴產(chǎn)。7月15日的法說會上，臺積電堅定以客戶需求為導向，提升28nm產(chǎn)線的產(chǎn)能。

路透社最新分析，在全球汽車芯片缺貨的形勢下，臺積電持續(xù)擴產(chǎn)為緩解汽車芯片供應緊缺帶來希望。臺積電在分析師電話會議上表示，從本季度開始，其客戶的汽車芯片短缺將逐漸減少，但預計整體半導體產(chǎn)能緊張可能會延續(xù)到明年。

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