28nm工藝

28nm工藝是半導體製造中的關鍵工藝節點，由台積電於2011年率先實現量產。該節點採用高介電常數金屬柵極（HKMG）技術，是平面電晶體技術向FinFET技術過渡前的“最後一站”，常被視為區分先進與成熟製程的分界線。因其在性能、功耗與成本間具備優異平衡，被譽為“黃金節點”或“高性價比”製程。其套用覆蓋廣泛，包括顯示驅動晶片、物聯網晶片、電源管理晶片、汽車電子及CMOS圖像感測器等領域。在中國半導體產業中，實現28nm工藝的自主可控被視為重要戰略目標，相關設備與材料的國產化持續推進，是保障產業安全與發展的關鍵環節。

基本介紹

• 中文名：28nm工藝
• 上市時間：2011年

發展歷程

台積電於2011年率先實現28nm工藝的量產，成為首家提供該工藝的晶圓代工廠。此後，三星、格芯（GlobalFoundries）、聯華電子（UMC）、中芯國際等廠商也相繼突破了28nm工藝技術。

2013年被業界認為是28nm製程的普及年。2015年至2016年間，28nm工藝開始大規模套用於手機套用處理器（AP）和基帶晶片，市場需求呈現爆發式增長。

隨著技術成熟，到2018年左右，全球28nm產能曾一度出現過剩。然而，自2020年起，受全球晶片短缺、新能源汽車、5G通信、物聯網（IoT）、人工智慧（AIoT）等新興套用領域的強勁需求驅動，成熟製程需求激增，28nm產能再度變得緊張。

為應對需求，2020年後全球主要晶圓代工廠紛紛宣布大規模擴產28nm產能。台積電計畫在南京、日本等多地擴產；聯電在台南科學園區投資擴產；中芯國際也宣布在北京、上海、深圳等地投資建設新廠，聚焦28nm及以上工藝。這一輪擴產潮預計在2022年至2023年間逐步釋放產能。

中國大陸廠商中，中芯國際於2015年首次實現28nm工藝的量產，成為國內該工藝的先行者。2018年，中芯國際完成了28nm HKMG（高介電常數金屬柵極）工藝的研發。

28nm工藝因其在性能、功耗和成本之間的優異平衡，被認為是成熟製程中的關鍵長節點。即使在先進制程不斷突破的背景下，其在汽車電子、物聯網、顯示驅動等領域的市場需求依然旺盛。

主要套用

28納米是晶片套用領域中覆蓋面最廣的成熟製程，因其在性能、功耗與成本之間達到良好平衡，常被稱為“黃金節點”。該工藝在多個關鍵領域具有廣泛套用。

在消費電子領域，28納米工藝曾大規模用於手機套用處理器和基帶晶片，目前仍是機頂盒（OTT盒子）、路由器、智慧型電視等設備的主流製程。

在汽車電子領域，28納米工藝是車身控制單元（MCU）、電源管理晶片、感測器（如CMOS圖像感測器）以及自動駕駛（ADAS）相關晶片的重要製造平台。車規級MCU已向28納米遷移，恩智浦、瑞薩電子等廠商的高端車用MCU已採用此製程。此外，超過80%的5G基站晶片也使用28納米及更成熟工藝。

在顯示驅動領域，28納米以更高刷新率、更低功耗的優勢正逐步取代40納米，成為OLED顯示驅動晶片（DDIC）的主流製程。目前全球具備大規模生產28納米OLED DDIC能力的代工廠主要為台積電、三星、聯電和格羅方德。該領域存在供需緊平衡狀態，特別是國內產能存在缺口。

在物聯網與通信領域，28納米工藝廣泛套用於物聯網（IoT）設備處理器、Wi-Fi SoC、射頻（RF）晶片及5G基站的部分晶片。28納米CMOS工藝在5G射頻前端（如ADI的MxFE平台）中因其高集成度和低功耗優勢而被採用。台積電等廠商也提供了針對物聯網的超低功耗（ULP）28納米技術平台。

在其他領域，28納米工藝也有特色套用，包括利用其高性能低功耗特性的現場可程式門陣列（FPGA），以及通過先進架構在28納米節點實現等效更先進制程性能的存內計算（Computing-in-Memory）晶片。此外，部分高端微控制器（MCU）、電源管理晶片以及部分TWS耳機SoC、存儲器控制晶片等也採用此工藝。

中國發展

28nm是成熟製程與先進制程的分界線。對中國半導體產業而言，實現28nm工藝節點的自主可控是保障產業安全、滿足國內市場需求的關鍵戰略目標。28nm晶片在我國市場需求巨大，一旦完全掌握28nm晶片製造技術，就能很大程度上滿足國內發展所需。在智慧型駕駛、萬物聯網的趨勢下，用28nm製程即可滿足大部分的需求。

製造能力進展

中芯國際是大陸率先實現28nm量產的晶圓代工廠，於2015年啟動28nm量產。中芯國際持續進行技術最佳化，根據其2026年度報告，公司28nm超低漏電平台已發布新一代PDK及配套設計工具包並正導入產品驗證，同時28nm嵌入式快閃記憶體平台已完成關鍵工藝開發。在產能擴張方面，中芯國際與深圳政府合作建設聚焦28nm及以上的項目，預計2022年開始生產，目標月產能約4萬片12英寸晶圓；中芯國際還曾宣布在上海臨港自貿區投資建設月產能10萬片的28nm產線。除中芯國際外，華虹集團等其他國內廠商也具備28nm量產產線。

設備與材料國產化

除光刻機外，絕大多數28nm工藝所需設備與材料已實現國產化或技術突破。在關鍵設備方面，中國電科裝備已實現國產離子注入機28納米工藝製程全覆蓋。北方華創的立式低壓化學氣相沉積系統、TiN金屬硬掩膜機台及PEALD設備可用於28nm產線。拓荊科技的PECVD、ALD和SACVD設備可用於28nm邏輯晶片產線。芯源微的前道塗膠顯影機可用於28nm及以上工藝節點。在材料領域，路維光電展示了在精度、穩定性上達到國際先進水平的28nm半導體掩膜版。龍圖光罩也在布局40nm—28nm半導體掩模版產能。上海微電子裝備（SMEE）預計在2021年交付第一台國產28nm浸沒式光刻機。

挑戰與機遇

國內28nm工藝發展面臨多重挑戰。國際設備供應存在潛在風險，套用材料、泛林半導體等設備巨頭生產的半導體設備如果無法按期交付，可能會阻礙擴產進度。高端工藝人才也面臨緊缺問題。在具體套用領域，如28nm高壓OLED顯示驅動晶片（HV OLED DDIC），2025年本土需求量與可供應產能相比存在缺口，至2028年供需錯位問題預計將更加嚴重。與此同時，市場也孕育著機遇。成熟工藝尤其是28nm在全球及中國市場擁有旺盛需求。汽車電子、物聯網等領域的增長持續驅動28nm工藝需求。國產替代趨勢為國內半導體設備與材料產業鏈帶來了巨大的市場機會。

綜上所述，國內在28nm工藝節點的製造能力、設備與材料國產化方面已取得顯著進展。構建自主可控的28nm產業鏈，對於保障中國半導體產業安全具有長遠意義。