隨著半導體制程向著更先進,、更精細化方向發(fā)展,，不同節(jié)點范圍和玩家的邊界越來越明顯。其中,，最先進制程玩家只剩下臺積電,、三星和英特爾這3家。而在成熟制程方面,，也是在近些年才被業(yè)界特別提及的,，早些年，特別是在14nm量產(chǎn)之前,，先進制程與成熟制程之間的差別并沒有今天這么大,，特別是在邏輯芯片生產(chǎn)領域，當下,，專注于成熟制程的廠商特點愈加突出,。

　　按照IC Insights的統(tǒng)計和預測，各種半導體制程的市占率正向著相對更加均衡的方向發(fā)展,，如下圖所示,。

　　在2019年,，10nm以下先進制程的市占率僅為4.4%，而到2024年,，其比例將增長到30％,。在該時間段內(nèi)，10nm -20nm制程的市占率將從38.8%,，下降到26.2%,；20nm-40nm制程的市占率將從13.4%，下降到6.7%,；不過,，從該統(tǒng)計和預測來看，40nm以上成熟制程的比例在這些年當中沒有出現(xiàn)明顯變化,。

　　總體來看,，到2024年，10nm以下,，10nm -20nm,，以及40nm以上制程各占市場約三分之一。

　　這里特別關注成熟制程和10nm以下的先進制程,，前者市場率一直都處于穩(wěn)定狀態(tài),，而后者市占率與日俱增，與前者的歷史發(fā)展形成鮮明對比,。

　　愈加火爆的成熟制程

　　成熟制程在2020年非?；鸨a(chǎn)能嚴重短缺,，這給各大晶圓代工廠帶來了巨大的商機,。而從2021年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢來看，這種短缺狀況在近期內(nèi)還難以緩解,。對此,，Counterpoint Research認為，2021年,，排名靠前的代工廠的成熟制程僅會分配給特定應用,。舉例來說，即便8英寸晶圓需求強勁,，聯(lián)電（UMC）宣布,，2021年8英寸晶圓產(chǎn)能僅擴充1%-3%。占全球成熟制程產(chǎn)能約10%的中芯國際由于受到美國禁令制約,，在產(chǎn)能擴充上也充滿不確定性,。整體而言，這波產(chǎn)能短缺屬于結構性問題,，要等到2022年所有供應鏈都重建好庫存后才能緩解,。

　　成熟制程主要用來制造中小容量的存儲芯片,、模擬芯片、MCU,、電源管理（ PMIC）,、模數(shù)混合、傳感器,、射頻芯片等,。在應用層面，云計算,、5G射頻器件需求的快速增長為成熟制程提供了強勁動力,。

　　晶圓代工業(yè)正在向更加細分方向發(fā)展，不同于臺積電和三星追逐先進制程,，UMC,、格芯、 TowerJazz,、世界先進,、華虹宏力等更多關注于各自擅長的特色工藝，通過在已有成熟工藝方面的投入,，提升產(chǎn)品性價比及競爭力,。

　　從需求側來看，特色工藝的市場應用前景廣闊,，具備吸納更多企業(yè)在各自特色領域內(nèi)做精做強的基礎,。目前來看，MCU,、模擬電路和分立器件這三大類芯片占整體市場的份額接近 50%,，且其發(fā)展更加穩(wěn)健，為特色工藝應用提供了基礎,。更加值得關注的是,，與先進工藝相比，特色工藝在晶圓代工業(yè)務模式上滲透率相對較低,，傳統(tǒng)邏輯器件方面,，除了英特爾外，主要廠商基本采用“設計-代工-封測”的分工合作模式,，而在模擬器件、MCU,、分立器件領域,，仍然以IDM自家生產(chǎn)為主。這使得成熟制程工藝代工業(yè)務的拓展有了更大的空間,。

　　另外,，特色工藝的供應商在盈利能力方面的波動性相對較小,，一方面，需求端的穩(wěn)定性使廠商在經(jīng)營管理方面的可預期性更強,，另一方面,，由于制程的成熟度相對較高，在設備支出和研發(fā)投入規(guī)模方面,，特色工藝廠商相對較小,，使其在成本控制方面具備優(yōu)勢。

　　成熟制程工藝有哪些呢,？具體來看,，主要包括以下幾種。

　　驅動IC：隨著OLED面板滲透率上升,，OLED廠商市占率提高,，而傳統(tǒng)OLED DDIC以80nm及以上制程為主，其訂單量上升提高了更高制程節(jié)點的產(chǎn)能,。

　　電源管理芯片：受益于5G推進,，手機搭載的數(shù)量大幅增長，且快充芯片的使用量也逐步提升,。此外,，TWS耳機等新品的推出也拉動了電源管理芯片和NOR Flash需求。傳統(tǒng)PMIC制程節(jié)點為0.18μm /0.11μm,，市場需求上漲為該成熟制程和相應的特色工藝需求提供了動力,。

　　傳感器：手機攝像頭數(shù)量不斷提升，其中配套的低像素CIS帶動0.18μm等制程節(jié)點需求提升,，普通高像素CIS也只需55nm制程節(jié)點,，進一步拉動了成熟制程代工需求。指紋識別方面,，手機領域的屏下光學,、電容側邊、超聲波等逐步滲透到智能家居,、金融,、汽車等領域，該類產(chǎn)品多采用0.11μm/0.18μm制程,，相應的成熟制程和特色工藝平臺越來越受歡迎,。

　　目前，市場對成熟制程工藝需求迫切,，各大晶圓代工廠也都很重視這塊業(yè)務,，行業(yè)普遍看好其發(fā)展前景。

　　勇攀高峰的先進制程

　　從目前情況來看，10nm曇花一現(xiàn),，7nm已經(jīng)較為成熟,，具有很大的量產(chǎn)規(guī)模，相對而言,，5nm實現(xiàn)量產(chǎn)時間不長,，且在爬坡階段，而3nm和2nm還未實現(xiàn)量產(chǎn),，這三種制程是最前沿的工藝了,，由于都還沒有達到成熟階段，都需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游各方的共同努力,，不斷在研發(fā)層面突破,，才能在最終的芯片生產(chǎn)階段保證質量和數(shù)量。正所謂兵馬未動,，糧草先行,，最先進工藝實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)前，裝備,、材料等各項技術的完善和成熟是關鍵,，也是重要保障。

　　下面以5nm和3nm（前者剛量產(chǎn),，后者將量產(chǎn)）為例,，看一下最先進制程對產(chǎn)業(yè)的影響。

　　目前,，只有臺積電和三星量產(chǎn)了5nm,，其中又以臺積電為主，正處于產(chǎn)能爬坡階段,，對相應的設備和材料等有更多的要求,。

　　設備方面，不久前,，中國中微公司董事長尹志堯表示,，該公司開發(fā)的12英寸晶圓等離子刻蝕設備，已經(jīng)進入了客戶的5nm制程生產(chǎn)線,。等離子體刻蝕機是芯片制造中的一種關鍵設備,，用來在芯片上進行微觀雕刻，每個線條和深孔的加工精度都是頭發(fā)絲直徑的幾千分之一到上萬分之一,，精度控制要求非常高,。

　　在EUV光刻機方面，全球僅有ASML一家公司掌握著EUV光刻機的核心技術,，這也是5nm制程必需的設備,，但EUV光刻機的成本十分高昂，每臺售價高達1.2億美元，幾乎是DUV光刻機價格的2倍,。

　　根據(jù)ASML公司發(fā)布的財報，2019全年共出貨了26臺EUV光刻機,，2020年交付了30多臺EUV光刻機,，2021年則會達到45-50臺的交付量。這其中很大一部分都供給了臺積電,，用于擴充5nm,，以及7nm產(chǎn)能。

　　5nm并不能單純依靠核心工藝的創(chuàng)新與EUV設備的加持,。從材料角度來說,，光刻膠等半導體材料的創(chuàng)新也是制程演進的關鍵所在。

　　2019年,，日韓之間的半導體材料大戰(zhàn)爆發(fā),，韓國用于制造半導體和零部件設備的光刻膠、高純度氟化氫和含氟聚酰亞胺三大半導體材料,，均遭到日本的出口限制,，對韓國部分重要的產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成了不小的影響。

　　光刻膠則是這三類半導體材料中的重中之重,。

　　在芯片制造過程中,，曝光、顯影和刻蝕等重要工藝步驟都與光刻膠有關,，耗時占總工藝時長的40%至60%,，成本也占整個芯片制造成本的35%。

　　有機光刻膠主要用于90nm到7nm的芯片制造,，但隨著制程推進到5nm,，將開始需要無機光刻膠。

　　目前來看,，中高端光刻膠產(chǎn)品主要還是掌控在日本廠商手中,，臺積電與日本合作伙伴保持著緊密的聯(lián)系。

　　掩模方面,，家登是臺積電掩模傳送盒的獨家供貨商,，隨著臺積電在7nm導入EUV，加上5nm量產(chǎn),，EUV掩模傳送盒出貨可望倍增,，且導入EUV后，掩?？善毓獯螖?shù)為原先四分之一,，帶動掩模傳送盒需求進一步提升。

　　3nm方面，為了如期量產(chǎn),，臺積電一直在加大投資力度,，2021年全年投資預估達到了300億美元，預計超過150億美元會用于3nm制程,。其中,，很大一部分都要用于購買半導體設備，涉及的廠商主要有ASML,、KLA,、應用材料等，他們供應的光刻機,、蝕刻機等都是制造3nm制程芯片的重要設備,。

　　對于3nm這樣尖端地制程工藝來說，光刻機地重要性愈加突出,，而能提供EUV設備的,，只有ASML一家，因此,，該公司對于臺積電和三星的重要性也愈加突出,，雙方都在盡可能地從ASML那里多獲得一些最先進地EUV設備。

　　不久前,，ASML CEO Peter Wennink在財報會上指出,，5nm制程采用的EUV光罩層數(shù)將超過10層，3nm制程采用的EUV光罩層數(shù)會超過20層,，隨著制程微縮EUV光罩層數(shù)會明顯增加,，并取代深紫外光（DUV）多重曝光制程。

　　此外,，臺積電在先進制程可以一直領先對手的關鍵就是封裝,。封裝技術是臺積電拿下蘋果訂單的決勝武器。半導體產(chǎn)業(yè)面對物理極限挑戰(zhàn),，為了能在同一顆芯片里裝進更多晶體管,，于是有了先進封測計劃。三星就是因為沒有這樣的技術,，所以才與蘋果單失之交臂,。

　　近些年，臺積電一直在布局先進封測廠,。目前,，該公司旗下有4座先進封測廠，分別是先進封測一廠,、先進封測二廠,、先進封測三廠和先進封測五廠,，它們位于竹科、中科,、南科,、龍?zhí)兜鹊兀缋踔衲戏鉁y基地將是其第五座先進封測廠,。該廠預計投資3000億元新臺幣,，位于竹南科學園區(qū)周邊特定區(qū)、大埔范圍,。

　　目前來看，該公司7nm制程芯片封測工作已經(jīng)能夠自給自足了,，5nm的也在不斷擴充之中,。面向3nm的封測產(chǎn)線也在建設當中。

　　為了滿足5nm及更先進制程的需求,，臺積電已建立了整合扇出型（InFO）及CoWoS等封測產(chǎn)能支持,，完成了3D IC封裝技術研發(fā)，包括晶圓堆疊晶圓（WoW）及系統(tǒng)整合單芯片（SoIC）等技術,，預計竹南廠將以3D IC封裝及測試產(chǎn)能為主,，計劃今年量產(chǎn)。

　　結語

　　成熟制程與最先進制程,，它們特點分明,，前者顯得廣闊，后者則越來越高聳,，而當下的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,，為二者都提供了良好的發(fā)展空間，可以最大化地發(fā)揮各自的優(yōu)勢,。