先进制程工艺止步14nm制程的原因有哪些？

在技术迭代速度方面，半导体制程工艺步入14/16nm节点之后，需要采用FinFET工艺来抑制晶体管漏电和可控度降低的问题，由此导致技术开发难度和资本投入都大幅度增加，因此，这一门槛也被视为先进制程技术的准入标准。

14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车芯片等，对于各厂商而言，该制程也是收入的重要来源。

目前，具备14nm FinFET制程量产能力的晶圆厂主要有以下几家：台积电、三星、英特尔、格芯（GlobalFoundries）、联电和中芯国际。而这些厂商都曾经被14nm制程“卡脖子”：台积电被三星“卡”了一下，量产时间落后于对方；格芯和联电的FinFET工艺都止步于14nm；英特尔则多年依靠14nm打天下，等待10nm制程量产；中芯国际的情况大家都懂。

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三星阻击台积电

三星与台积电的全面竞争要追溯到早些年14nm制程的量产。

三星于2015年宣布正式量产14nm FinFET制程，先后为苹果和高通代工过高端手机处理器。

2015~2016年，随着14nm制程的逐步成熟，三星从台积电那里夺得了不少大客户订单，收入颇丰。彼时的智能手机市场处于平台期（开始出现衰退，但对相关产业链的影响有滞后效应），对于相关芯片的需求量还是比较旺盛。这两方面因素，使得三星晶圆代工业务在2016年出现了大幅度增长。

稍微落后于三星，台积电于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比，尽管它们的节点命名有所不同，三星和英特尔是14nm，台积电是16nm，但在实际制程工艺水平上处于同一世代。台积电的16nm有多个版本，包括16nm FinFET、16nm FinFET Plus技术（16FF +）和16nm FinFET Compact技术（16FFC）。

量产后，台积电16nm FinFET制程逐步追赶并超过当时在14nm工艺技术最强的英特尔。

而到了2017年，随着台积电16nm制程的进一步成熟，三星部分大订单又被台积电抢了回去；此外，全球智能手机市场全面衰退，其负面效应也开始显现，对相关先进制程芯片的需求大减。这两个因素导致三星晶圆代工业务在2017年销售额同比增幅（4%）大幅下降。

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特色工艺双雄止步14nm FinFET

与台积电和三星你追我赶地追求先进制程工艺领先地位不同，格芯和联电不约而同地将发展策略放在了特色工艺上，同时放弃了10nm及更先进制程的研发，在FinFET工艺方面，这两家在14nm处达到了顶峰。

在全球五大晶圆代工厂商中，格芯的历史最短（成立于2009年），是脱胎于传统的IDM公司AMD，在经过了一系列的分拆、整合、并购和更名以后，形成了今天的格芯。

虽然有中东母公司的巨额投入，但格芯的盈利能力一直难以令人满意。2018年，该公司正式对外宣布，放弃10nm及更先进制程技术的研发，将精力放在特色工艺技术研发，特别是SOI工艺技术上来。之后，该公司先后出售了几项业务，以将资源集中于核心业务。

格芯制定了两条工艺路线图：一是FinFET，这方面，该公司有14LPP和新的12LPP；二是FD-SOI。格芯的14nm制程产线位于美国纽约州马耳他，这里除了14nm，还有28nm的。主要用于代工高端处理器。目前来看，14nm产能占其总营收的比例较小。

联电与格芯的策略非常相似，也于2018年宣布不再投入14nm FinFET以下先进制程技术的研发，将主要精力放在特色工艺技术和优化客户服务水平上。这样做，可以避开与台积电硬碰硬式的竞争，提升资金利用效率。

联电的14nm FinFET制程于2017年初开始量产，该公司还开发了第二套14nm平台，但是，在继续投资14nm制程方面，该公司持保守态度，因此，联电的14nm制程营收占比只有3%左右，并不是其主力产线。

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英特尔的苦恼

自2015年正式推出14nm制程后，英特尔对其依赖了4年的时间，该制程也为这家半导体巨头带来了非常可观的收入。从Skylake（14nm）、Kaby Lake（14nm+）、Coffee Lake（14nm++），到2018年推出的14nm+++，该公司一直在保持对14nm制程的更新。而英特尔原计划在2016年推出10nm，但经历了多次延迟，2019年才姗姗来迟，从这里也可以看出该公司对14nm制程的倚重程度。

在依靠14nm制程打天下的那个时段，产能不足是令英特尔最为头疼的问题，不仅给该公司，还给其主要客户，如戴尔、惠普和联想等带来了不少麻烦，2019年，因为英特尔迟迟不能交货，使得戴尔等PC厂商不得不改变事先制定好的产品上市策略和节奏。这对双方都是件尴尬的事。

14nm产能不足的问题不仅仅出现在2019年，在更早的时间就有苗头，只是问题在2018和2019年较为集中地爆发出来。之所以如此，一方面是因为英特尔对先进制程工艺的要求较为严苛，对“摩尔定律”高度摩拜，几乎是一丝不苟地按照每18~24个月，将CPU的晶体管数量和性能提升一倍的规律进行，在很长一段时期内是不打折扣的，这种策略与晶圆代工厂还是有区别的。毕竟彼时的英特尔是传统的IDM模式，芯片的生产制造是一个完全面向内部的闭环系统，不需要面对各种各样的Fabless客户需求压力。

另外，在坚定不移地遵循“摩尔定律”的情况下，英特尔对先进制程（10nm及7nm）的研发困难程度预估不足，导致10nm制程经过5年多的攻关才进入初步量产阶段。这也是导致其14nm产能不足的一个重要原因，因为该公司在10nm上投入了大量资源，本来认为会按照事先制定的时间表量产，但事与愿违，量产时间一拖再拖，这打乱了该公司先进制程发展节奏，从而对14nm的推进产生了影响。因此，2018和2019年不断传出其14nm制程CPU要找外部晶圆代工厂代工生产的消息。

到了2019年11月，外媒称，英特尔将部分CPU的生产订单外包给了三星，这在很大程度上缓解了其14nm产能不足的问题。

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中国大陆14nm制程一路坎坷

相对于美、韩和中国台湾地区，中国大陆在14nm制程方面是绝对的跟随者，中芯国际经过多年的研发努力，取得了突破。

2019年初，中芯国际14nm FinFET进入客户验证阶段，2019年第二季度在上海工厂投入新设备，下半年进入量产阶段。

2019年2月，中芯国际联席首席执行官梁孟松指出：“我们努力建立先进工艺全方位的解决方案，特别专注在FinFET技术的基础打造，平台的开展，以及客户关系的搭建。目前，中芯国际14nm技术进入客户验证阶段，产品可靠度与良率已进一步提升。同时，12nm的工艺开发也取得突破。”

据悉，中芯国际14nm制程量产主要分三个阶段：第一阶段是成本>ASP，第二阶段成本与 ASP相抵，第三阶段成本

在2020年11月召开的第三财季说明会上，谈到先进制程进展时，中芯国际表示：14nm良率已达业界量产水准，公司将持续提升产品和服务竞争力，引入更多国内外客户。第二代先进工艺技术“N+1”稳步推进，正在做客户产品验证，已进行小量试产阶段，产品应用主要为高性能运算，相对第一代，第二代技术平台以低成本、客制化为导向，第二代相较14nm性能提升20%，功率减少57%，逻辑面积减少63%，集成系统面积减少55%。公司正在与海内外客户合作10多个先进工艺流片项目，包含14nm及更先进工艺技术。

产能计划方面，中芯国际一直秉持谨慎规划原则，以市场和客户需求为导向，统筹计划与布建，先进制程产能规模相对较小。 

而在中国大陆，无论是从芯片的量，还是对先进制程的渴求程度，华为海思无疑是排在首位的，这也与中芯国际14nm制程量产第一阶段的目标非常吻合。由于受到美国贸易限制，海思来自于台积电16nm制程芯片的代工产能难以保证，导入中芯国际是必然选择。

在实现14nm制程量产后，由于美国加紧了对中国大陆晶圆厂购买美日欧先进半导体设备的限制，使得中芯国际无法得到EUV光刻机，因此，发展到14nm后，要想在更先进制程量产方面更进一步，非常困难。

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结语

目前，先进制程已经发展到了3nm，三星和台积电分别于2022上半年和下半年宣布量产。相对而言，14nm制程已经很难被称为先进制程，其在前文提到的各大晶圆厂营收中的占比也在逐年下降。

虽然不像成熟制程（28nm及以上）那样具有广阔且稳定的市场，也不像最先进制程（7nm及以下）那么吸引眼球，但14nm依然是不可或缺的，它似乎是一个沙漏的中间部分，虽然很细，不像两头（成熟制程和最先进制程）那么显眼，却是必不可少的，没有它，整个沙漏将无法工作。

编辑：黄飞