28纳米工艺将在我国持续更长时间，中高联合创新实现28nm量产

摘要：不久前，赛迪顾问发布了《中国IC 28纳米工艺制程发展》白皮书，从白皮书中可以看到，28纳米工艺将在中国持续更长时间，中芯国际-高通的“联合创新”实现了28纳米量产，使我国在十二五末顺利完成了28纳米量产攻关。由此启发，当今电子业趋于开放、合作、共赢，因此这一“联合创新”模式值得集成电路业内推广。

　　不久前，赛迪顾问发布了《中国IC 28纳米工艺制程发展》白皮书。白皮书指出，随着28纳米工艺技术的成熟，28纳米工艺产品市场需求量呈现爆发式增长态势：从2012年的91.3万片到2014年的294.5万片，年复合增长率高达79.6%，并且这种高增长态势将持续到2017年。白皮书明确表示，28纳米工艺将会在未来很长一段时间内作为高端主流的工艺节点。考虑到中国物联网应用领域巨大的市场需求，28纳米工艺技术预计在中国将持续更长时间，为6~7年。

　　具体来看，纵观IC(集成电路)50年来的发展历程，自发明以来所取得的成功和产品增值主要归功于半导体制造技术的不断进步。工艺技术持续快速发展(图1)，现有技术不断改进，新技术不断涌现，带动了芯片集成度持续迅速提高，单位电路成本呈指数式降低。因此综合技术和成本等各方面因素，28纳米都将成为未来很长一段时间内的关键工艺节点。

　　从工艺角度，与40纳米工艺相比，28纳米栅密度更高、晶体管的速度提升了大约50%，而每次开关时的能耗则减小了50%。此外，目前28纳米采用的是193纳米的浸液式方法，当尺寸缩小到22/20纳米时，传统的光刻技术已无能为力，必须采用辅助的两次图形曝光技术(double patterning，简称为DP)。然而这样会增加掩膜工艺次数，从而致使成本增加和工艺循环周期的扩大。这就造成了20/22纳米无论从设计还是生产成本上一直无法实现很好的控制，其成本约为28纳米工艺成本的1.5-2倍左右。

　　从市场需求角度，因为成本等综合原因，14/16纳米不会迅速成为主流工艺，因此，28纳米工艺将会在未来很长一段时间内作为高端主流的工艺节点(图2和表1)。

　　关于中国28纳米工艺制程现状，自45纳米工艺技术于2011年被攻克之后，以中芯国际(SMIC)为代表的IC制造企业积极开展28纳米工艺技术的研发。中芯国际的28纳米生产制程经过几百人研发团队和近三年时间，于2013年底实现产品在上海试生产。2015年9月，中芯国际28纳米工艺产品将基本上实现量产。首先量产的将是PolySiN工艺，下一步集中在HKMG工艺。