28納米工藝將在我國(guó)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，中高聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)28nm量產(chǎn)

摘要：不久前，賽迪顧問(wèn)發(fā)布了《中國(guó)IC 28納米工藝制程發(fā)展》白皮書(shū)，從白皮書(shū)中可以看到，28納米工藝將在中國(guó)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，中芯國(guó)際-高通的“聯(lián)合創(chuàng)新”實(shí)現(xiàn)了28納米量產(chǎn)，使我國(guó)在十二五末順利完成了28納米量產(chǎn)攻關(guān)。由此啟發(fā)，當(dāng)今電子業(yè)趨于開(kāi)放、合作、共贏，因此這一“聯(lián)合創(chuàng)新”模式值得集成電路業(yè)內(nèi)推廣。

　　不久前，賽迪顧問(wèn)發(fā)布了《中國(guó)IC 28納米工藝制程發(fā)展》白皮書(shū)。白皮書(shū)指出，隨著28納米工藝技術(shù)的成熟，28納米工藝產(chǎn)品市場(chǎng)需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)：從2012年的91.3萬(wàn)片到2014年的294.5萬(wàn)片，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)79.6%，并且這種高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)將持續(xù)到2017年。白皮書(shū)明確表示，28納米工藝將會(huì)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)作為高端主流的工藝節(jié)點(diǎn)?？紤]到中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域巨大的市場(chǎng)需求，28納米工藝技術(shù)預(yù)計(jì)在中國(guó)將持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，為6~7年。

　　具體來(lái)看，縱觀IC(集成電路)50年來(lái)的發(fā)展歷程，自發(fā)明以來(lái)所取得的成功和產(chǎn)品增值主要?dú)w功于半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步。工藝技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展(圖1)，現(xiàn)有技術(shù)不斷改進(jìn)，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，帶動(dòng)了芯片集成度持續(xù)迅速提高，單位電路成本呈指數(shù)式降低。因此綜合技術(shù)和成本等各方面因素，28納米都將成為未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)。

　　從工藝角度，與40納米工藝相比，28納米柵密度更高、晶體管的速度提升了大約50%，而每次開(kāi)關(guān)時(shí)的能耗則減小了50%。此外，目前28納米采用的是193納米的浸液式方法，當(dāng)尺寸縮小到22/20納米時(shí)，傳統(tǒng)的光刻技術(shù)已無(wú)能為力，必須采用輔助的兩次圖形曝光技術(shù)(double patterning，簡(jiǎn)稱(chēng)為DP)。然而這樣會(huì)增加掩膜工藝次數(shù)，從而致使成本增加和工藝循環(huán)周期的擴(kuò)大。這就造成了20/22納米無(wú)論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)成本上一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)很好的控制，其成本約為28納米工藝成本的1.5-2倍左右。

　　從市場(chǎng)需求角度，因?yàn)槌杀镜染C合原因，14/16納米不會(huì)迅速成為主流工藝，因此，28納米工藝將會(huì)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)作為高端主流的工藝節(jié)點(diǎn)(圖2和表1)。

　　關(guān)于中國(guó)28納米工藝制程現(xiàn)狀，自45納米工藝技術(shù)于2011年被攻克之后，以中芯國(guó)際(SMIC)為代表的IC制造企業(yè)積極開(kāi)展28納米工藝技術(shù)的研發(fā)。中芯國(guó)際的28納米生產(chǎn)制程經(jīng)過(guò)幾百人研發(fā)團(tuán)隊(duì)和近三年時(shí)間，于2013年底實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在上海試生產(chǎn)。2015年9月，中芯國(guó)際28納米工藝產(chǎn)品將基本上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。首先量產(chǎn)的將是PolySiN工藝，下一步集中在HKMG工藝。