半导体行业观察 07-27
为何都盯上了12nm
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12 纳米,一个早在十年前就已经量产的工艺节点,为何成为当下芯片产业的焦点。近半年里,从紫光展锐、龙芯、翱捷、富瀚微、江原科技、创见、国芯科技、耀宇视芯等不少国内芯片厂商,到索尼、英特尔、联电等国际巨头,都不约而同地盯上了 12nm 制程节点。

图源:台积电

这是一场由算力边缘化、成本敏感化、产业地缘化、封装系统化共同驱动的系统级重估。在高成本、低产能的先进制程面前,12nm 正在被重新定义为 " 黄金中节点 ",其商业价值和战略意义,正迅速上升。

12nm 应用谱系迅速扩展

让我们首先来看一些近期国内的一些典型的采用 12nm 制程技术的产品:

6 月份,紫光展锐发布 4G 旗舰穿戴平台 W527,采用 12nm 工艺,内置 1+3 核异构架构和双 ISP,支持 16+8 双摄;

(图源:紫光展锐官网)

龙芯 3C6000 采用国产 12nm 工艺,用指令集与互连架构优化实现 16 核 /32 线程计算,并支持最大 256 逻辑核并行,在不依赖先进制程的前提下完成对英特尔 7nm Xeon 的技术对标;

(图源:龙芯中科官网)

富瀚微在 CES 2024 发布智能眼镜芯片 MC6350,12nm 工艺支持更小芯片尺寸(8*8mm)、超低功耗(典型场景视频拍摄功耗仅为市场主力智能眼镜芯片的 1/4)与 AI ISP 图像优化;

7 月 9 日,品高股份携手江原科技发布品原 AI 一体机,搭载江原 D10 加速卡的系列 " 品原 AI 一体机 " 产品,采用 12 纳米工艺,从设计、制造到封装的全流程均依托本土产业链完成,实现大算力 AI 芯片全流程自主化;

2024 年 11 月刚完成数千万 A 轮融资的 XR 空间计算芯片制造商——耀宇视芯,其第二代 XR 芯片将提高半导体性能,采用 12nm 制程工艺,进一步降低功耗,且保持成本优势;

翱捷科技 ASR1901 是一款基于 R16 协议的 5G 工业物联网平台,12nm 制程助力其低延迟 + 高能效;

创见 ETD410T eSSD:配备基于 12nm 控制器芯片,在嵌入式存储市场提高效能与稳定性;

苏州国芯科技 ×M31:2025 年 1 月,M31 Technology(以下简称 "M31")与苏州国芯首次携手进入先进制程领域。国芯科技委托 M31 订制基于 12 纳米制程的 GPIO IP,该 IP 支援 125MHz 操作频率与多电压操作,用于车用降噪 DSP 芯片 ( 对标 ADI ADSP21565 ) ,并已成功获得中国多家车厂的前研导入。

索尼在 6 月份的一次采访上,透露未来传感器的逻辑电路将采用 12 纳米工艺。

这一批产品横跨 AI 可穿戴、边缘服务器、车规电子、消费物联网、eSSD 控制器、XR 视觉处理器、图像传感器等多个主力细分市场,说明 12nm 的应用谱系正向 " 广覆盖、多场景、重实用 " 发展。

为什么是 12nm?四大逻辑撬动老节点焕新生

尽管 12nm 在技术谱系中介于 " 先进 " 与 " 成熟 " 之间,但 12nm 是使用非 EUV 光刻技术最先进的工艺节点了,成本优势尽显。其商业价值正在回暖,四大逻辑正撬动老节点焕新生:

一、当前全球 AI 应用正从 " 中心大模型 " 向 " 边缘推理 " 延展,边缘设备如 XR、穿戴、IoT、汽车芯片,对功耗、面积、成本敏感;7nm/5nm 虽强,但贵且难;28nm/40nm 虽便宜,但性能不够;12nm 正好踩中 " 性能 - 功耗 - 成本 " 的平衡点,成为边缘 AI SoC 的理想选择。

二、可以看到,国内选用这一节点的芯片公司颇多,很大程度上也是地缘政治下的 " 安全工艺 " 再评估。在 " 科技制裁 " 与 " 芯片本土化 " 双重压力下,12nm 成为理想切入点:12nm 不属于最尖端(不被卡),能支撑现代主流中高端应用;在中国 / 东南亚 / 中东等地已有相对成熟的制造基础(可落地);

三、成熟设备 + 先进封装的 " 系统升级 " 路线。12nm 节点具有与先进封装(如 2.5D、3D-IC)技术高度适配的工艺宽容性;当前系统级芯片设计趋势强调 " 异质集成 ",需要在一个封装中混合多种节点芯片;使用 12nm 工艺制造逻辑芯片,搭配 AI 加速器 / 内存等裸片,能快速构建 " 准先进系统 ",成本远低于先进节点全流程。

四、先进制程资源紧张,客户转向中节点。先进制程(7nm 及以下)全球供需紧张,尤其受限于 EUV 产能;台积电、三星重兵押注高端客户,边缘客户 / 垂直细分客户排队无望;同时,成熟节点(28/40nm)客户逐步升级,开始 " 倒逼 " 中段工艺;12nm 因此成为自然的 " 分流节点 ",承接两端产能压力。

从趋势来看,12nm 正从一个 " 过渡节点 " 变成新的 " 战略节点 "。它可能不会定义未来的算力极限,但却会主导:下一代边缘 AI 终端、中高端智能感知系统、多数消费电子与可穿戴 SoC、新一轮国内自研 IP 和 EDA 工具验证平台、汽车电子与 XR 系统芯片。12nm 可以说是非 EUV 时代真正的‘收官之作’ "。

Foundry 厂对 12nm 的重视

从 Foundry 的角度来看,关于 12nm,目前三大家(台积电、三星和英特尔)中,只有台积电有公开的、正式的 12nm 制程技术,格芯也有。但是台积电并没有给予很多的笔墨,台积电的 12nm FinFET Compact(12FFC) 是其 16nm 家族(16FF / 16FF+ / 16FFC)的优化版本,于 2017 年量产。

台积电早在 2013 年就成功试产 16nm FinFET 制程技术,2014 年正式产出业界首颗功能完备的 16nm FinFET 网通处理器。此后,台积电于 2015 年 7 月进一步量产 16nm FinFET 强效版制程(16FF+)、2016 年量产 16nm 精简制程(16FFC)。而 12nm 的精简型制程技术(12nm FinFET Compact Technology,12FFC) 更进一步将晶体密度提升至该 16nm 世代的极致 , 已于 2017 年第二季进入生产。

但是业内人士普遍认为,台积电的 12nm 就是为了跟三星 8nm 竞争。三星 8nm Low Power Plus(8LPP)于 2018 年 Q4 投入生产,作为 10nm 工艺的优化版本,采用 DUV 多重图案技术。尽管技术命名不同,但两者均未进入 EUV 时代,PPA(功耗 - 性能 - 面积)表现接近,且在多个产品市场形成直接竞争。三星 8nm 曾被认为是 " 低成本替代 7nm" 的选项,但实际发热控制差、功耗不如预期。此外,大量 EDA 厂商(如 Cadence、Synopsys)也更积极支持 12nm 平台,PDK 更新频率较高,集成 AI 辅助设计更顺畅。这也让台积电 12nm 重新受到欢迎,尤其是对功耗与系统封装更敏感的终端产品。

在台积电近几年世界各地的扩产版图中,12nm 也是频频出现。例如日本熊本厂、欧洲与博世、英飞凌和 NXP 合资的欧洲半导体制造公司,都有 12nm 的相关规划。

不仅如此,联电和英特尔也盯上了这块 " 肥肉 "。在今年 5 月 28 日联电的年度股东大会上,联电首席财务官刘启东表示,公司与英特尔(Intel)合作开发的 12nm 制程是联电当前最重要的发展计划之一,预计该项目将在 2027 年实现量产。

联电与英特尔于 2024 年初宣布合作开发 12nm 制程平台,旨在应对移动通信和网络基础设施市场的快速增长。彼时,联电表示,联电与英特尔将采取分工合作的模式,英特尔负责当地制造,而联电则专注于制程开发、销售及服务流程技术。

为何这两者会选择一起合作?又为何会选择 12nm?其中缘由颇多。

对于早在 2018 年就放弃开发 12nm 以下制程,专注成熟节点(如 28nm、40nm 等)的联电来说,当前转向不等于重新拥抱 " 先进制程 ",而是 " 延伸成熟制程的天花板 "。不追求 7nm、5nm 战场,但适度提升至 12nm,可以延续客户生命周期,留住客户往上走的需求。

近几年大陆成熟制程来势很凶,联电曾经稳操胜券的 28 纳米及以下制程领域正变成一片红海。如果联电不持续投资于更先进的制程工艺,就有可能失去竞争优势。这其实是联电 " 守中求进 " 的一招:用有限的投入,解锁客户升级路径和市场新蓝海。

而就英特尔而言,小小的 12nm 应该不是难事,那为何还要找联电合做 12nm?

首先,对于当下的英特尔而言,18A 是重中之重,英特尔的先进制程资源几乎全部押注在与台积电 2nm 一战胜负;

其次,虽然 Intel 拥有 14nm 工艺,但主要是为自己产品设计,直接挪用做 Foundry 服务需要大幅修改设计规则、平台验证、PDK 开发,不如用联电已有的技术平台协同开发 12nm,省时省力;

再者,英特尔独立出去的代工部门,英特尔想要学习如何构建 " 类似 T" 的工艺,而联电很知道如何做到这一点。借由与联电合作,学习其在 Foundry 客户服务、PDK 管理、平台开发流程上的实战经验。需要承接新的客户,满足不同的代工需求。

双方把产能设在英特尔位于亚利桑那州的 Fab 厂房上,使用晶圆厂 12、22 和 32 号生产线,既贴近客户、又绕开中美风险。同时也符合美国政府对本土晶圆产能、技术联盟与供应链安全的战略诉求。简单来说,英特尔需要利用率,联华电子需要产能。

根据天下杂志的报道,过去一年,前往亚利桑那州的台湾工程师并非全部来自台积电。联华电子也派出了一些自己的工程师,这些工程师经常出现在英特尔凤凰城地区的园区。

总的来看,联电不是要卷先进制程,而是抓住客户制程升级 + 地缘制造机会窗口,用英特尔补位制造端,实现从 " 成本控制型 " 到 " 混合价值型 " 的转型。尽管联华电子公开宣称与英特尔的合作是针对中国市场的对冲,但 " 其深层目的是为了从台积电手中抢占市场份额, " 消息人士表示。英特尔也不是缺技术,而是缺时间、缺服务经验、缺产能灵活性,此合作是 Foundry 布局上的 " 战略外包 "。

结语

总的来说,12nm 是处于技术与商业的最佳平衡点:它足够成熟、稳定,能提供中高端市场所需的功耗与性能比;又足够经济,能满足边缘 AI、IoT、穿戴、车规等多元化应用需求;同时也是产业链安全与 Foundry 合作的新焦点。正因如此,这一 " 老节点 " 在当下逆势崛起,成为各路厂商攻守兼备的战略武器。未来,随着先进封装(3D IC、混合键合)与芯片系统级优化的深入,12 nm 或将扮演更为重要的 " 中枢 " 角色,承接从 " 芯片设计 " 到 " 系统解决方案 " 的桥梁作用。

* 免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。

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