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SIA経由の画像
ガートナーの調査担当副社長であるShengLinghai氏は、「現在の市場は一般的な不足から部分的な不足に移行している」とメディアに語った。彼は、5G携帯電話チップの不足はなく、28nmの生産能力があると指摘した。プロセスチップは徐々に市場の需要に追いつくことができました。現在の市場におけるチップ不足の種類から判断すると、PC、サーバー、自動車、産業など多くの分野で依然として不足がありますが、不足の程度は2021年に比べて改善されています。
台湾のメディアの報道によると、2月9日、業界筋は、需要が供給を上回り続けているため、サプライヤーがファウンドリパートナーからより多くを求めているものの、2022年にはWiFiコアチップの供給の逼迫が大幅に緩和されるとは予想されないことを明らかにしました。納期は引き続き長い状態を維持します。 WiFi6 / 6Eコアチップは、主に28nmプロセスを使用して製造されています。これは群を抜いて最も人気のあるプロセスノードですが、供給は非常に限られています。 WiFiコアチップの不足は、2023年にさらに新しい28nm容量がオンラインになるまで改善されるとは予想されていません。
28nmプロセスは、業界で10年以上使用されています。近年、TSMC、UMC、SMIC、NSMCはすべて、28nmノードでの生産能力を拡大しています。なぜ28nmプロセスで好まれるのですか？将来の生産能力の拡大は、コア不足のジレンマを解決するでしょうか？将来的に生産能力の拡張が行われた後、それは過剰生産を引き起こすのでしょうか？業界の具体的な状況を理解するために、著者は広東半導体協会のエグゼクティブバイスプレジデントであるLv Jianxinと業界の専門家にインタビューし、28nmプロセスの最新の進捗状況を解釈しました。
28nmプロセスノードの開発履歴とアプリケーションシナリオの拡張
28nmプロセスは、2011年にTSMCによって開始された最初の量産です。オンにすると、学習覇権システムが導入されます。このプロセスは、TSMCの開発の歴史の中で最も収益性が高く、最も支配的なプロセス時代です。 2011年には、Qualcomm、AMD、およびNvidiaが28nmプロセスの適用を主導しました。 GPU、グラフィックプロセッサチップはこのプロセスを使い始めています。製品のパフォーマンスが大幅に向上し、これらの企業はすぐに収益を上げ、それ以来、制御不能になっています。
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図：TSMCプロセスの進化図、写真はTSMCの公式ウェブサイトからのもの
広東半導体協会のエグゼクティブバイスプレジデントであるLvJianxin氏は、28nmは中国の首の詰まりの影響を受けにくいプロセスであると記者団に語った。SMICを例にとると、同社の28nmテクノロジーは2013年の第4四半期に発売され、2015年に開始された。 28nmプロセスの大量生産が行われ、2018年には、28nmプロセスの大量生産が可能な中国本土で最初の企業でもある28nmHKMGの研究開発が完了したことを発表しました。このプロセスは、国内のウェーハファウンドリでは比較的成熟しています。現在、国内展開は主に28nmをベースにしています。
Lv Jianxin氏は次のように述べています。「28nmは中国本土のファブにとって戦略的に重要です。一部の主要な材料と設備は地政学的要因の影響を受けるため、中国が14nm、7nm、5nmなどのハイエンドプロセスを実装する可能性は低いです。 28nmプロセスは国内での拡張です。次に、価格、歩留まり、効率などの業界アプリケーションにおける28nmの現在の成熟度は、業界に支持されています。40nmおよび55nmと比較して、利益率は比較的高く、28nmは中間です。性能とコストの面で、現在のウェーハプロセスの中で最も費用効果が高く主流のプロセスであると言えます。第3に、ハイエンドの家電製品（携帯電話のSoC、コンピュータチップ、ハイエンドのデータセンターチップ）に加えて）、28nmプロセスチップは圧倒的に多くのアプリケーション分野で十分です。
業界の専門家が記者に明らかにした：28nmは成熟したプロセスの主流のプロセスノードになりました。1つは市場の需要から来ています。28nmは論理プロセスであるだけでなく、多くの特徴的なプロセスを導き出します。たとえば、28HP、低消費電力の28LP、高性能で低消費電力の28HPL、および高性能コンピューティングテクノロジを備えた28HPMです。材料の選択肢も多く、ファブでさえFDSOIプロセスを開発しました。28nmはプロセスではありませんが、さまざまなアプリケーションのニーズに対応できるファミリです。より成熟した主流のプロセスプラットフォームであるほど、それらはより有望です。
2つ目はテクノロジーによって駆動されます。28nmの次のプロセスは22nmです。業界は、中国の科学者HuZhengming氏によって発明されたFinFET構造を採用しています。 22nmプロセスは、High-K（high-K）ゲート誘電体+メタルゲートに基づいており、パイプライン制御を強化しながらリークを低減します。現在、多くのチップ設計会社と主流のファウンドリは、プロセスの拡張と研究開発のために28nmに多額の投資を行っています。
第三に、投資の観点から、現在多くの製品が28nmに移行しています。たとえば、ディスプレイドライバーチップは大きな市場であり、ファブの生産能力の大部分を消化し、毎年急速に成長しています。特に、一部の複雑なMCUも28nmプロセスを使用し始めているため、28nmプロセスにはますます多くのチップ製品があります。
半導体業界のコンセンサスは、28nmチップが集積回路製造能力のローエンドとハイエンドの間の架け橋と見なされているというものです。 CPU、GPU、AIチップに必要な比較的高い電力消費に加えて、ほとんどの産業用チップセットは28nm以上のチップセットを使用し、28nmプロセス技術を備えたチップは、テレビ、エアコン、自動車などの幅広い製品に使用されています。高速レール、産業用ロボット、エレベーター、医療機器、スマートブレスレット、ドローン。業界ウォッチャーは、中国が今年28nmの製造で自給自足になり、14nmチップの増産への道を開くことを期待しています。
5つのファブで28nmの生産を拡大するための3つの主要な条件は、生産能力の実装の鍵となっています。
現在、世界のチップファウンドリは3つのレベルに分けることができます。最初のレベルは、TSMCとSamsungの2つのトップファウンドリメーカーです。技術は5nmに達し、今年は3nmになります。 2番目のレベルはUMC、GF、およびSMICであり、技術は14nmに達しました。3番目のレベルはHua Hong、PSMCおよびその他のメーカーであり、技術は28nmにしか達していません。現在、TSMCとSamsungは高度な製造プロセスの注文を積極的に競い合っており、拡張は主に7nmや5nmなどの高度な製造プロセスに基づいています。第3レベルのプロセスはより成熟しており、90nmを超える注文を競合しています。
Omdiaのデータによると、2013年は28nmプロセスの普及の年であり、2015年から2016年の間に、28nmプロセスは携帯電話のアプリケーションプロセッサやベースバンドで広く使用されるようになりました。技術の成熟に伴い、28nmプロセス製品の市場需要は爆発的な成長傾向を示しており、この高い成長傾向は2017年まで続くでしょう。
当時の28nmは「魅力的」すぎたため、多くのメーカーがレイアウトを増やすようになりました。 2018年、メディアの報道によると、世界の28nmには容量超過のパターンがあり、TSMC、UMCなどは容量超過の危機に直面しています。それでも、TSMCは2018年の第3四半期のパフォーマンスをレビューしたときに、現在の世界的な28nmの過剰生産能力の問題は深刻であり、今後数年間は供給過剰の状況になると述べました。それ以来、28nmの容量は減少し始めました。
2021年以降、新たな王冠の流行による「家庭経済」の進展に伴い、家電製品やタブレットコンピュータ、5G携帯電話、PCなどのクラウドサービスに対する世界的な需要が急増し、新エネルギー車向けのチップの需要が急増しています。従来の車両の3〜4倍の高さです。化学チップの需要により、世界的にチップが不足しています。チップファウンドリの容量は、急速に増大する需要に追いつくことができません。
チップ供給不足に対応して、チップメーカーは積極的に生産能力を増強しており、2021年の世界のウェーハ出荷量は前年比で14％増加しています。現在、チップメーカーは最先端のチップの不足を解消することに注力しています。米国のコンサルティング会社マッキンジーのデータによると、2021年には40nm技術などの古い技術を使用したチップの生産能力が4％増加し、 28nm技術などの新技術を使用したチップの生産能力は13％増加します。
グローバル28nm容量拡張マップ

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図：電子愛好家は公開情報に従って描画します
28nmプロセスを拡張するために、ファブは3つの重要な問題を解決する必要があります。それは、資本、顧客、および半導体機器の供給です。
昨年下半期以降、ICの顧客を長期契約で拘束するチップファウンドリの新工場が普及し、新たな生産能力がオープンした後の環境での供給過剰の場合の未請求の生産能力を回避しています。このモデルの利点は主に2つのポイントです。1つは生産を拡大するためのチップファウンドリの財政的圧力を緩和すること、もう1つはアイドル状態の生産能力を気にせずに安定した注文を取得するために顧客を拘束することです。 IC設計のお客様。将来の生産能力を安定した価格で確実に供給できます。
TSMCは2022年に400億米ドルの資本を投資する計画を提案している。2nm、3nm、5nm、7nmの容量拡張に加えて、日本の熊本にあるTSMCの28nm 12インチ工場は、ソニーなどの主要顧客と一緒に生産を拡大する。生産は2024年後半に開始されます。さらに、TSMCは2022年後半に南京工場で28nmの製造サービスの提供を開始する予定です。 TSMCはまた、台湾の高雄に新工場を建設する予定であり、そこに7nmおよび28nmのチップ生産ラインが追加され、2024年に生産が開始される予定です。
UMCは生産を拡大するために30億米ドル以上を費やしました。 UMCは、28nmプロセス容量の長期契約拘束率は80％と高いと指摘しました。28nm市場が供給過剰になったとしても、同社への影響は限定的です。その契約顧客には、Qualcomm、Samsung Electronics、MediaTek、Novatek、Realtek、Qijing、Yili、およびPhisonが含まれます。
国内の主要なチップファウンドリであるSMICは、今年50億米ドルの設備投資計画を立てています。12インチのウェーハファブの拡張に関して、SMICは同時に上海嶺江、北京、深センで新しい工場プロジェクトの拡張を開始しました。同社の趙海軍最高経営責任者（CEO）は、新たに建設された生産能力のうち、開発中の潜在的な顧客のために確保されているのはごくわずかであり、他の生産能力のプラットフォーム、技術、価格について交渉されていると述べた。同社はまた、いくつかの長期契約LTAに署名し、前払いを受け取っています。顧客に関しては、SMICは主要な顧客との拘束力を優先します。
生産拡大のもう一つの制約は、半導体装置の納期です。機器のトランザクションが長すぎるため、28nmの拡張が遅くなります。半導体機器メーカーによると、現在普及している28nmなどのプロセス関連機器の納期は短縮されておらず、サプライヤーや高度なプロセス機器も少なく、納期も長い。専用EUV機器は2台以上予約する必要がある。 -3年前。現在、在庫を積極的に準備し、関連するプロセスを最適化し、作業スケジュールを完全に短縮することしかできません。
現在、28nmプロセスプラットフォームは、今後10年間で巨大な市場需要があります。携帯電話は100を超えるチップを使用し、車は1,000を超えるチップを使用する場合がありますが、すべてのチップがプロセッサほど高速で薄いわけではなく、最先端のテクノロジーが使用されています。ほとんどのアプリケーションエンドチップは成熟したプロセスのみを必要とします。したがって、費用対効果の高い利点を備えた28nmプロセスが常に存在します。
警告！将来、28nmチップは供給過剰になりますか？
現在、チップの設計コストは上昇を続けており、データによると、28nmチップの平均設計コストは約3000万ドル、16nm / 14nmチップは約8000万ドル、7nmチップは2億7100万ドル必要です。コストが高いため、IC設計会社はごくわずかです。プレミアムノードに移行するのに手頃な価格です。
広東半導体協会の副社長であるLvJianxin氏は、半導体分野は誕生以来循環産業であり、世界の5つの主要なファブは生産を28nmに拡大しており、拡大後の余剰は避けられないと記者団に語った。中国の半導体産業と中国の電子情報産業は絶好の発展の機会にあります。国内の28nmチップの生産能力は現在、国内市場の需要を支えることができません。チップ不足の問題を解決するための持続可能な方法は、生産を拡大することです。容量。彼は特に、この世界的なウェーハメーカーの拡大のラウンドで、TSMC、Samsung、およびヨーロッパのチップ企業は主に14nm未満の高度なプロセスで生産を拡大し、中国のファブは主に28nm以上の成熟したプロセスで生産を拡大したことを強調しました。その巨大な市場需要を考慮すると、比較的言えば、中国市場での過剰なチップの問題は他の市場よりも少なくなります。
最近、UMCの共同総支配人であるJason Wangは、28nmプロセス市場セグメントが2023年以降に供給過剰になる可能性があるとメディアに語った。 「発表された容量拡張計画に基づいて、28nmの供給過剰は2023年以降に発生すると考えています。しかし、それでも供給過剰は穏やかであると考えています。」
SMICの趙海軍CEOは最近、市場が懸念している潜在的な28nmの過剰生産能力の問題は、2つの側面から考えることができるとメディアに語った。市場全体が供給過剰になるまで揺るがないでしょう;第二に、産業移転。現在、多くのお客様がシステムと機械全体を検査用にバンドルしています。別の見方をすれば、部品の大部分は中国で生産されなければならないため、将来的には、一部の地域で供給過剰になり、一部の地域で生産能力が不足する可能性があります。