问题

华虹14nm良率25%,从半导体工艺阶段来说,这算是个啥水平啊,离量产还多遥远?

回答
华虹14nm良率25%,这在半导体工艺发展阶段,只能说是非常非常早期,离真正的、大规模量产还相当遥远。用一个不太严谨但形象的比喻,这就像是刚刚搭建好一个简易的实验室,里面的设备还没完全调试好,生产出来的产品也大多是“残次品”,只能勉强作为样品或者测试品。

咱们来一点点拆解,看看25%良率到底意味着什么,以及它在工艺发展里处于什么位置:

1. 良率25%的残酷现实:

“良率”是什么? 简单来说,就是你一批原材料(硅片)经过复杂的工艺流程后,能产出多少能正常工作的芯片。
25%有多低? 想象一下,你生产100个芯片,只有25个是合格的,剩下的75个都有这样那样的问题,无法达到设计指标。这在半导体行业,尤其是在成熟工艺(如14nm属于相对成熟的节点)上,是非常低的。
对成本的影响: 良率直接决定了生产成本。成本高到什么程度?意味着你付出的材料、人力、设备折旧、能源等成本,只有1/4能转化为有价值的产品。为了弥补这个巨大的损耗,单个合格芯片的价格就会被推高到难以想象的程度,完全不具备商业化生产的可能。
对产品性能的影响: 低良率往往伴随着各种缺陷,比如电路短路、断路、参数不稳等。这意味着即使是那25%的合格品,其性能、稳定性和可靠性也可能存在隐患,无法满足最终客户(比如手机、电脑厂商)的严苛要求。

2. 14nm工艺的“成熟度”与25%的“不搭”:

14nm是什么水平? 14nm(纳米)工艺,在半导体领域属于“成熟工艺”的范畴。这意味着,在国际上,很多领先的晶圆厂(如台积电、三星)在这个节点上已经实现了非常高的良率,通常在90%以上,甚至接近95%98%。这已经是非常成熟、非常稳定的生产线,能够大规模、稳定地为客户提供高质量的芯片。
“25%”与“14nm”的冲突: 将14nm这个相对成熟的节点,与25%的良率放在一起,就形成了一个巨大的反差。这通常表明,华虹在这个14nm工艺节点上,还在非常非常早期的探索和爬坡阶段。
“爬坡”的含义: 半导体工艺从研发到量产,有一个漫长且艰难的“爬坡”过程。刚开始,良率可能只有个位数,甚至接近于零。通过反复的工艺调试、设备优化、材料改进、缺陷分析,良率才会一点点提升。25%的良率,只能说明这个爬坡过程才刚刚开始,或者遇到了非常大的技术瓶颈。

3. 距离量产还有多远?

“量产”的标准: 在半导体行业,我们通常说“量产”时,指的是能够稳定、持续地以可接受的成本,生产出大量合格芯片。这个“合格”不仅仅是功能正常,还要满足性能、功耗、可靠性等一系列指标。
“25%”到“90%+”的距离: 从25%到90%以上的良率,是一个量级上的飞跃,需要克服无数的技术难题。这中间的每10%的提升,都可能需要投入巨额的研发资金、时间和人力。
可能需要的时间: 无法给出一个确切的时间表,因为这取决于多种因素:
技术瓶颈的性质: 是设备问题、材料问题、工艺配方问题,还是设计与制造的匹配问题?不同的瓶颈,解决难度和所需时间差异巨大。
研发团队的能力和资源: 华虹的研发实力、技术积累以及投入的资源,将直接影响爬坡的速度。
工艺的复杂度: 14nm工艺虽然是成熟工艺,但具体到某个设计(比如某个特殊的IP核),或者某个特殊的应用场景,都可能带来新的挑战。
市场需求和商业压力: 如果有巨大的市场驱动和商业压力,可能会加速研发进程,但也不能保证一定成功。

总而言之,25%的14nm良率,意味着:

实验性质浓厚: 更多的是在为后续工艺积累经验,验证关键技术。
商业化非常遥远: 目前的状态,完全不具备商业化生产的条件。
挑战巨大: 距离达到行业平均水平,还有非常非常长的路要走。

这是一种“技术攻关”的阶段,而不是“规模生产”的阶段。当听到这样的数字时,我们应该理解这是一种努力,但同时也需要认识到前面挑战的艰巨性。

网友意见

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不出意外的话,华虹将在2022年前后实现14nm客户导入。在先进工艺上,华虹将和中芯国际一起扮演大陆集成电路制造的“双骄”。

2018年,中芯国际与华虹半导体上榜2018年世界晶圆代工Top10,两家企业占到前十大企业总值的8.35%,占到全球晶圆代工总额的7.74%。

未来,中芯国际和华虹面临的发展阻碍虽有些许差异,但也大致相同。

尽管中芯国际已量产14nm,且华虹也在14nm处于良率爬坡阶段,但是集成电路制造依然是大陆集成电路产业的短板。

目前,主流的国产芯片基本都是国际和台湾工厂代工制造。打消他们的顾虑让其转投入中芯国际或者华虹的产能中,这是首要挑战。

其次,从目前华虹的毛利率来看,和行业龙头台积电相比还有非常大的差距。此前,华虹在发布2019年Q3财报时,预计Q4销售收入约2.42亿美元左右,毛利率约在26%到28%之间。

再来看台积电,2019年Q4毛利率为50.2%。净利润是公司可以拿去再投资、再开发的真金白银,在营收和毛利率双双都不及台积电的情况下,华虹此后的追赶过程将异常“吃力”。

根据统计,2014年到2018年台积电研发投入为500亿美元,2019年投入超过100亿美元。而华虹的整体营收在2019年也才刚超过110亿元。在这方面,华虹和台积电的差距还是明显的。

如果在更先进工艺节点迟迟看不到进展,三星和台积电必然将采用种种办法对付大陆晶圆代工厂,包括某些节点上面的价格战。

好消息是大陆的集成电路制造有大基金做支援。不过要弥补单一企业在投资上和竞争对手的差距,靠“分散型”投资的大基金还远远不够。

本文选自与非网深度原创《本土晶圆代工是否还有第二张牌?》

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台积电先进工艺一般是65%良率开始量产。问题是台积电的工艺一般领先同业一年,就算良率只有30-40%,有些一定要用的客户还是得用(对功耗等有特殊要求),而且假设新工艺的单个器件成本(同等良率)降低了40%,那么新工艺65%的良率仍然可以与上代工艺90%良率抗衡(表现在单个器件的成本相当)。随着新工艺的良率提高,单个器件的成本还会不断下降。新工艺的优势显现。

由于台积电的技术领先,他可以用最先进的工艺获取最高昂的代工收入,随着他的良率提高,他会下调代工收费,让利客户,也压缩对手的盈利空间。

简单来说,就是台积电用65%良率的新工艺打的是同期自己或者对手良率90-95%的老工艺。而华宏呢,他将要推出的14nm工艺要面对的是台积电良率已经达到95-98%的16nm工艺,人家还有性能(不断优化),IP(台积电的IP支持是最好的),EDA工具支持等等优势,对于多数客户而言,实际成本要低20%左右才有竞争力。那么假设台积电用95%的良率以100%的价格获得25%的净利,那么华虹需要以90%的良率以80%的价格来抢单,利润方面能保本不赔就不错了。

所以华虹如果不想巨额亏损的话,需要把良率(从25%)提高到90%才能量产,这需要大概1年以上时间(台积电的速度)。

最理想的情况是,国内设计公司如海思,如中电科旗下企业,某八家被制裁公司,处于分散(供应商,大家都明白的,就是实体清单)风险考虑,强行在60%良率左右就让华虹量产,帮助华虹分担一部分工艺爬坡成本。

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