硬件|7纳米、14纳米、28纳米芯片制造工艺市场价值对比 7纳米、14纳米、2

2020年8月11日，近日，中芯国际公布了截至2020年6月30日未经审计的第二季度财报。财报中显示：2020年第二季的销售额为938.5百万美元，相较于2020年第一季的904.9百万美元增加3.7%，相较于2019年第二季的790.9百万美元增加18.7% 。
2020年第二季毛利为248.6百万美元，较2020年第一季的233.6百万美元增加6.4%，较2019年第二季的151.2百万美元增加64.5% 。
2020年第二季毛利率为26.5%，相比2020年第一季为25.8%，2019年第二季为19.1% 。
从财报上看，中芯国际整体业绩的表现还是很优秀的。
28纳米工艺的“黄金线”
随着半导体制造技术的进步，芯片制程越做越小，性能也在不断提升。但并非所有芯片设计公司都会选择最先进的半导体制造工艺。根据《2019集成电路行业研究报告》中的数据显示，先进制程（28nm及以下工艺）占据了48%的市场份额，而其它成熟工艺则占据了52%的市场份额。如果将28nm工艺也视作“成熟工艺”的话，成熟工艺的市场份额就更大了。可以说，成熟工艺才是业界的主流。
在谈28纳米工艺之前，先提一下FinFET 。FinFET（Fin Field-Effect Transistor）中文名为鳍式场效应晶体管，是一种新的互补式金氧半导体晶体管。FinFET的命名是根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性，中芯国际的14nm工艺就使用了这种结构。

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FinFET结构示意图
【硬件|7纳米、14纳米、28纳米芯片制造工艺市场价值对比】FinFET结构的沟道区域是一个被栅极包裹的鱼鳍状半导体。从图上源极到漏极方向上鳍的长度为沟道长度。栅极采用了包裹式的结构，这样增强了栅的控制能力，对沟道提供了更好的电学控制，从而降低了漏电流，抑制短沟道效应。
通俗点说，如果把电流想象成水流，那么图上的鱼鳍状半导体就是一根水管，源极和漏极就是水管的进水口和出水口，而中间的栅极则是水管阀门。
对于晶体管来说让它导通电流比较简单，如何让它在关闭的时候还不漏电才是难点。所以FinFET结构就是把沟道区域做薄来抑制漏电，就像是把水管做薄之后，中间的阀门只要轻轻一夹就能把水管完全关闭。
传统的半导体制造技术很难制造25纳米以下的工艺，FinFET结构就是为了解决这个问题而产生的。通常情况下制造25纳米以下的工艺需要FinFET、FD-SOI或者其它更先进的技术。
使用FinFET可以让芯片的性能变得更好，那么对于没有使用FinFET结构的28nm工艺和使用了FinFET的14nm工艺对比，是不是28nm工艺就不太好呢？
这要看评价角度了，评价一种半导体制造工艺的好坏并不能单单看性能、功耗。

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数据来自《集成电路设计业的发展思路和政策建议》
根据《集成电路设计业的发展思路和政策建议》中的数据，14nm工艺开发成本远远超过28nm工艺。如果从成本角度看，使用了FinFET的14nm工艺在成本方面体现出了明显的劣势。
更何况不是所有的芯片都像CPU、GPU那样需要极高的性能，很多芯片只是能够实现特定的功能就可以了，由此看来28纳米工艺是一款极具“性价比”的工艺。如果一个芯片项目对于性能有一定要求但不是很高，并且需要控制成本。那么对于这类芯片来说，28纳米工艺目前是一个非常好的“妥协点” 。
7纳米工艺的“高端圈子”
以台积电7nm工艺为例，台积电的7nm工艺分为第一代7nm工艺（N7）、第二代7nm工艺（N7P）、7nm EUV（N7+）。其中N7和N7P使用的是DUV光刻，但为了用DUV制作7nm工艺，它还使用了例如沉浸式光刻、多重曝光等技术。而N7+则直接使用了EUV光刻。所以说这三种7nm工艺虽然在性能、功耗等方面表现优异，但成本都十分高昂。通常像华为、苹果、AMD这样的大厂才会使用。

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数据来自台积电
可以从数据中看出手机芯片和高性能计算芯片（例如CPU、GPU）一直在台积电收入中占据了过半的比重。
电脑芯片对于性能有着较高的要求，所以电脑芯片设计厂商更倾向于使用“高端”工艺。而对于手机芯片来说，除了性能，功耗也是十分重要的参数。特别是在当今电池技术发展缓慢的情况下，降低手机芯片的功耗可以大大提高手机的续航能力。因此手机芯片厂商也十分愿意追捧“高端”工艺。
夹缝中的中芯国际14纳米工艺
对于中芯国际14nm工艺来说，向上有性能压制的7nm工艺，向下又有性价比极高的28nm工艺，这种情况对于中芯国际的14nm工艺来说并不太友好。

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数据来自中芯国际

硬件|7纳米、14纳米、28纳米芯片制造工艺市场价值对比

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