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【芯视野】6nm站上“C位” 5G芯片市场争夺战全面打响

来源:爱集微

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06-21 10:23

集微网报道(记者 张轶群)今年起,6nm工艺制程现“大热”之势,成为市场宠儿。凭借性能、成本方面的超高性价比优势,在7nm迭代演进,5nm产能吃紧的趋势和背景下,6nm受到手机芯片厂商追捧,联发科抢得先机,高通快速跟进,紫光展锐强势入局。

分析人士指出,无论是从研发成本还是时间成本,6nm作为性价比较高的EUV工艺,是在7nm后,5nm前的一个合适选择。6nm也因此有望成下一个被广泛使用和长期服务的制程节点。而随着下半年5G终端逐步进入主流消费价位,6nm赛道“枪响”,标志着5G手机芯片市场的竞逐全面开启。

台积电的独角戏

作为业界仅有的两家率先推进到个位数制程工艺的芯片代工厂商,三星和台积电各自7nm至5nm的制程演进路线中,6nm是后者的独有标签。

这个台积电于2019年Q2宣布开发,并于去年Q1试产今年Q1量产,代号为N6的制程工艺技术,源于台积电的7nm节点(N7),被视为7nm工艺的优化和延伸。

在N6之前,台积电的7nm制程主要包括:N7(第一代7nm),采用DUV技术;N7P,在N7基础上,优化了前端(FEOL)和中端(MOL)制程,仍采用DUV技术;N7+,在7nm基础上,采用EUV技术。

台积电的N6是N7的EUV等效工艺,比N7+多一层EUVL(根据行业研究机构wikichip2019年给出的分析,N7+使用4层EUVL,N5最多使用14层EVUL),这使得N6在逻辑密度上较N7有18%的提升。

而N6作为在N7+和N5之后推出的制程,其后发的优势是能够更好借鉴后两者在开发过程中积累的EUV方面的经验,对于6nm,台积电独有“关照”之意。

在一位芯片代工厂商人士看来,6nm对于行业的最大贡献在于EUV加持之后,芯片生产制作交期大大缩短。

“以前用DUV跑三层Mask(光罩),现在用EUV一层光罩就可以实现,变相提高了生产效率,有助于加快产品上市,迅速抢占市场。台积电的N6相对于N7,预计生产过程中会减少12~18层Mask,如果生产Cycle Time(循环时间) 按1.5天/层算,相当于缩短了18~27天生产周期,同时,由于Mask层数大幅减少,良率也能够实现提升。”该人士表示。

6nm并没有出现在三星的制程演进路线图中,但一位熟悉三星代工业务的行业人士透露,其实三星有6nm节点选项,但并不对外,只供两个大客户使用。 

三星的7nm和5nm是在一代,6nm、5nm都属于7nm的持续改良版,并全部采用EUV技术。尽管目前6nm红利被台积电“独享”,但上述行业人士认为,对于6nm三星并不太“care”。

“因为EUV机台是个‘新事物’,所有制程都存在不稳定的因素,需要三四年的时间沉淀和积累经验,三星更看重的是在明年的4nm节点,拿出与台积电一战的竞品,在3nm转向GAA前,将FinFET推至巅峰。因此,6nm并不是三星的战略重点。”该人士表示。

一位半导体行业分析人士指出,三星代工制程演进路线的重要节点是7nm/5nm、4nm、3nm,相对每年都会在制程上进行优化的台积电而言,因为工程师资源较少,三星的策略是集中优势攻克关键节点,目前主要精力是在5nm之后的4nm和3nm上。

超高性价比受追捧

几年前,当台积电6nm制程对外公布后,业界曾担忧芯片设计商是否会倾向使用6nm制程。有观点称由于N6比N7略有改进,率先采用N7技术的公司可能更愿意直接采用N7+,甚至5nm工艺来制造下一代芯片产品。

这显然低估了6nm的地位和价值,如今6nm已经成为广受欢迎的制程节点,有望作为长周期工艺“持续输出”。

6nm受到追捧,固然有市场营销上“推陈出新”的因素存在,但更重要的原因在于身处7nm(迭代演进)和5nm(成本较高,产能紧张)之间,6nm体现出的技术与成本“超高性价比”优势,迎合了市场的主流需求。

紫光展锐市场部技术规划相关人士在接受集微网采访时表示,台积电的5nm是全新一代工艺,在密度和性能上确实实现了显着提升,属于完整的节点升级。目前量产的第一代5nm工艺,虽然理论性能和功耗优于6nm,但由于是初代工艺,存在成本过高和优化深度不足的问题,更适合在旗舰产品进行尝试,目前量产的5nm已经验证了这一点。

“与6nm不同,5nm要求客户从头开始设计产品。因此,无论是从研发成本还是时间成本来说,6nm都是在7nm后,5nm前的一个合适选择。作为性价比较高的EUV工艺,6nm可以同5nm搭配,实现旗舰和中高端产品的搭配。”该人士表示。

另一位芯片设计厂商人士表示,台积电的N6与N7具有100%兼容的设计规则,可以复用相同的设计生态系统(如EDA工具、IP),共用产线产能。有过7nm设计经验的芯片厂商可以直接无缝迁移至6nm,从而降低设计上的时间和经济成本。

“6nm可以在性能和功耗间取得更佳的平衡点,能够更好满足5G芯片的高集成度和低功耗的要求。作为7nm工艺的优化延伸,6nm工艺在集成度、功耗、成本等方面略优于7nm,可以使芯片功耗降低8%,芯片尺寸减小约15%,提供更长的续航时间。”该人士介绍。

此外,6nm受到追捧的另一个原因是有助于缓解目前芯片行业普遍遭遇的产能紧张问题,在交付周期上的优势使得芯片厂商能够快速应对供应不足带来的挑战而快速调整市场对策。

上月,高通发布旗下首款6nm 5G SOC骁龙778G,高通高级副总裁兼移动、计算及基础设施业务总经理阿力克斯·卡图赞(Alex Katouzian)在接受集微网采访谈及选择6nm的考量时,首先就强调了6nm工艺制程有助于高通建立多元的芯片供应格局,确保面向OEM厂商提供充足的产能,其次他也认为高通在7nm节点同台积电有过合作,切换到6nm也是一个相对自然且容易的过程。

有望成为“长寿”制程

不止在手机芯片领域,在GPU、高性能计算、AI、5G网络基础设施等领域,6nm同样迎来广泛需求,一如当年7nm掀起的浪潮那般汹涌。

除了高通、联发科、紫光展锐等手机芯片厂商今年大量采用6nm外,有外媒报道称,英特尔今年在台积电订下18万片晶圆大单,全部采用6nm用于GPU产品;AMD的下一代CPU和GPU产品也将采用6nm制程,此外还有矿机、5G基站等产品也都将向6nm迁移。

近日,台积电还首次发布了6nm射频工艺制程N6RF,5G射频IC以及WiFi 6/6e芯片有望借助6nm得到进一步升级,推动射频领域的变革。

受行业需求的推动,6nm在台积电的营收占比中快速攀升。根据台积电最新公布的信息,去年第四季度6nm只占7nm营收的15%,而在今年年底,这一比例将达到48%-50%。

2019年台积电推出6nm制程技术时曾做出预期,大部分采用N7工艺的客户最终将转向N6节点,目前也确实看到这样大量迁移的趋势。业界看来,由于N7普及度更高,所以N6也会非常受欢迎,6nm工艺将成为台积电下一个广泛使用、长期服务的制程节点。

“从工艺发展历程上看,在一些关键技术上都会出现生命周期相对较长的节点,6nm是5G SoC量产后首个主力优化的节点,而且台积电已经发布了6nm RF工艺,从支持的产品形态和相对较优的集成度、功耗、成本方面看,预期6nm节点将拥有一个相对较长的生命周期。”上述紫光展锐相关人士告诉集微网。

在上述行业分析人士看来,台积电对于6nm的定位是在5nm退出后,把现有的7nm产能整合成为一个长期提供的“高性价比工艺”。

“28nm、14nm、7nm都属于大节点,具有长生命周期,6nm非常有可能实现对于7nm的完全替代,未来有机会成为像28nm那样具有高性价比的‘长寿’制程节点。”该人士表示。

在全球半导体行业普遍遭遇产能紧张挑战之时,6nm的火热不免带来供应方面的担心。但台积电方面信心十足,其高层曾表示,今年7nm产能将比2018年大幅成长超过4倍。此外,台积电还公布了未来三年投入1000亿美元增加产能的计划,其中包括今年250-280亿美元的资本指出。

紫光展锐市场部技术规划相关人士表示,6nm工艺是一个在集成度、功耗、成本等方面相对均衡的节点,主流厂商的产品向6nm工艺集中是可以被预估的,相信台积电对相关情况也会有所预期并制定相应的应对策略。

今年下半年,搭载紫光展锐首款6nm 5G SoC(唐古拉T770)的终端即将上市,紫光展锐CEO楚庆此前在接受集微网采访时表示,今年的6nm产品供货充足。

5G芯片市场竞争加剧

一周前,搭载高通首款6nm芯片骁龙778G的荣耀50刚刚发布,OPPO、小米、iQOO、MOTO、realme等多款搭载骁龙778G的手机新品也正在路上,加之提前在6nm上布局多时的联发科,以及即将上市的紫光展锐唐古拉T770,可以预见的是,作为6nm产能需求大户,手机芯片厂商在下半年注定会有一番厮杀。

联发科很早便决定在6nm压下重注,在2019年联发科全球大会期间,联发科CEO蔡力行在接受集微网专访时便曾透露其在6nm上的雄心,他表示联发科会在7nm和5nm上持续跟进,但6nm才是联发科发力的重点。

当时就有业界分析指出,由于蔡力行曾担任台积电总经理,对晶圆代工制程及投片成本相当熟悉,选择以6nm制程投片,不仅效能较7nm强化不少,又可免除5nm高昂的光罩成本,还可以抢攻主流市场。

今年以来,联发科相继发布天玑1200、1100、900等6nm新品,凭借在6nm上的先发优势以及稳定的产能供应,带动整体业绩大涨。今年前4个月,联发科月营收增长同比均在75%以上(78.29%、78.66%、75.89%、78%),5月更是达到89.76%,蔡力行在接受采访时指出,营收提升关键在于6nm制程的手机芯片没有遇到缺货问题。

研调机构 Counterpoint 公布的最新数据显示,今年第一季度联发科SoC在全球智能手机SoC 市场的市占率达35%,已经连续三个季度位居全球第一,华为海思因受制裁导致市场份额大幅下降之后,联发科受益颇多。

高通在3月发布三星5nm制程工艺的骁龙780G后,又在5月发布台积电6nm工艺的骁龙778G,业界看来,如此快速切入6nm,采用双代工厂策略,一方面是缓解产能压力,另一方面,就是为了应对来自联发科的挑战,强化中高端市场,携三季度销售旺季卷土重来,反扑联发科。此前还有媒体爆料称,高通今年6nm的5G芯片库存高达6000万颗,这将在下半年给联发科面带来明显压力。

一位手机行业分析人士指出,随着5G快速成长期的消退,手机芯片厂商的竞争,战场可能会在中低端市场开打,加之芯片缺货问题在今年年底才有望获得改善,今年Q3、Q4芯片大厂将普遍面临营收压力,高通、联发科、紫光展锐三大5G芯片厂商之战将要打响,特别是前两者之间的竞争将异常激烈。

“5G芯片目前处于前期发展和高速迭代阶段,5G芯片和终端产品仍处在高附加值阶段,但随着新品的逐步加入和价位下沉,5G芯片和终端将会逐步步入主流消费价位,尤其是在终端占比超过1/3的100~200美元价位段的产品,这将进一步加剧5G芯片和终端手机市场的竞争,品牌集中将更加剧烈。”该人士表示。(校对/Humphrey)

责编: 慕容素娟

轶群

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集微网记者,关注IC产业,深度报道、企业报道

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