28nm作为极具性价比的制程工艺长期活跃于市场,单片机代理商英锐恩科技与您一起探讨独霸一方的28nm制程工艺单片机芯片。
随着研发难度和生产工序的增加,IC制程演进的性价比提升趋于停滞,造成了“28nm长制程”的现象。20nm和16/14nm制程的成本一度高于28nm,这是摩尔定律运行60多年来首次遇到制程缩小但成本不降反升的问题。
由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义,所以20nm以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志,而28nm作为极具性价比的制程工艺则被认为将长期活跃于市场。
在设计成本不断上升的情况下,只有少数客户能负担得起转向高级节点的费用。据Gartner统计,16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元,而28nm体硅制程器件约为3000万美元,设计7nm芯片则需要2.71亿美元。IBS的数据显示:28nm体硅器件的设计成本大致在5130万美元左右,而7nm芯片需要2.98亿美元。对于多数客户而言,转向16nm/14nm的FinFET制程太昂贵了。
就单位芯片成本而言,28nm优势明显,将保持较长生命周期。一方面,相较于40nm及更落后制程,28nm工艺在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面具有显著的优势。另一方面,由于20nm及更先进制程采用FinFET技术,维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大,每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程。
28nm工艺处于32nm和22nm之间,业界在更早的45nm阶段引入了high-k值绝缘层/金属栅极(HKMG)工艺,在32nm处引入了第二代 high-k 绝缘层/金属栅工艺,这些为28nm的逐步成熟打下了基础。而在之后的先进工艺方面,从22nm开始采用FinFET(鳍式场效应晶体管)等。可见,28nm正好处于制程过渡的关键点上,这也是其性价比高的一个重要原因所在。
虽然高端市场会被 7nm、10nm以及14nm/16nm工艺占据,但40nm、28nm等并不会退出。如28nm~16nm工艺现在仍然是台积电的营收主力,中芯国际则在持续提高28nm良率,华虹宏力也于2018年加入了该战团。
2015~2016年,28nm工艺主要用于手机应用处理器和基带,同时,机顶盒和数字电视等市场需求不断提升,预计2019~2020年,28nm工艺将渗透到混合信号产品和ISP芯片领域, 不断涌现的新应用将促使28nm制程保持较长的时间窗口。据IBS估算,2014年全球28nm晶圆需求量为291万片,2018年将增至430万片,预计2024年将缓减至351万片。
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