一、定義與劃分標準
(1)先進制程(Advanced Prcess)
定義:指當前技術前沿的半導體制造工藝,通常以晶體管柵極最小線寬(如納米/nm)為標志。
典型范圍:
7nm及以下(如臺積電3nm、三星2nm、英特爾18A)。
部分場景下,14/16nm~7nm也被視為“準先進制程”。
核心特征:
使用FinFET(鰭式場效應晶體管)或GAA(環柵晶體管)等三維結構。
極紫外光刻(EUV)技術普及。
高晶體管密度(每平方毫米數億個晶體管)。
(2)成熟制程(Mature Prcess)
定義:技術已標準化、生產穩定且成本較低的工藝,通常指28nm及以上的制程。
典型范圍:
28nm~180nm(如40nm、65nm、90nm等)。
部分特殊應用(如功率半導體)仍使用微米級(μm)工藝。
核心特征:
平面晶體管(Planar FET)結構為主。
深紫外光刻(DUV)技術即可滿足需求。
低研發成本,高良率(通常>95%)。
二、技術差異對比
三、應用場景
先進制程
高性能計算:CPU(如蘋果A系列)、GPU(NVIDIA)、AI芯片(如TPU)。
5G/6G通信:基帶芯片(高通驍龍)、射頻前端。
前沿領域:自動駕駛芯片(特斯拉FSD)、量子計算接口芯片。
成熟制程
物聯網(IoT):傳感器、MCU(如STM32)。
汽車電子:ECU、電源管理芯片(PMIC)。
工業與家電:電機控制、顯示驅動芯片。
模擬芯片:射頻、功率器件(如IGBT)。
(注:成熟制程占全球半導體產能的70%以上,尤其在汽車、工業領域需求持續增長。)
四、先進制成全球競爭玩家介紹
2025年全球晶圓代工廠營收占比,全球90%的晶圓代工營收被五大晶圓代工廠占據。
目前,全球范圍內在先進制程領域競爭的主要玩家包括臺積電、三星和英特爾。
臺積電(TSMC)約占66%,三星(Samsung)約占9%,聯電(UMC)、中芯國際(SMIC)、格羅方德(Global Foundries)各占5%。
臺積電已經宣布成功大量量產3nm鰭式場效電晶體制程技術,并正在推進2nm和1nm技術的研發。三星也在積極發展其先進制程技術,規模生產3nm芯片已是多年前立下的目標。
五、先進制程技術演進與產業影響分析
1. 多芯片互聯與超節點架構在AI計算中的挑戰與發展
近年來,半導體行業的核心關注點主要聚焦于單芯片算力的提升。然而,隨著AI大模型(如千億級參數模型)的快速發展,計算范式正逐步向多芯片互聯通信密集型架構演進。這一趨勢對低延遲互連技術(如chiplet、3D封裝)和跨節點并行計算能力提出了更高要求。
具體挑戰包括:
張量并行與專家模型分發對高帶寬、低延遲互聯的需求 ;
超節點(Super Node)架構的興起,即通過提升單節點內的計算與存儲資源密度優化分布式訓練效率 ;
能效比優化成為關鍵,AI負載下的計算效率需結合制程微縮與架構創新共同提升
2. 華為帶動國產半導體產業鏈的協同發展
華為在先進制程領域的突破顯著加速了國產半導體產業鏈的自主化進程,具體表現為:
成熟制程需求回暖:2024年Q2模擬芯片(PMIC、信號鏈等)訂單超預期,主要驅動力為工業與汽車客戶庫存回補,8/12英寸晶圓廠產能利用率接近滿載,且增長態勢有望延續至年底。
先進制程研發加速:國內頭部代工企業(如中芯國際)持續加大研發投入,預計2024H2起將進入擴產與技術迭代的關鍵階段,長期競爭力有望進一步提升。
3. 國產半導體產業鏈的挑戰與結構性機遇
受美國出口管制影響,國內高性能計算芯片設計企業(如AI加速器、服務器CPU廠商)面臨晶體管規模限制,推動對本土先進制程產能的需求激增。
核心趨勢包括:
先進制程稀缺性凸顯:盡管多家國內廠商布局14nm及以下節點,但技術領先者(如中芯國際N+1/N+2工藝)仍具備2年以上的代差優勢。
設備鏈國產化提速:光刻、刻蝕、薄膜沉積等關鍵設備環節成為投資重點,本土供應鏈滲透率持續提升。
4. 半導體設備行業展望及核心標的推薦
2024年國內半導體設備行業經歷階段性調整,當前估值具備吸引力。
未來驅動因素包括:
存儲技術迭代:2025年DRAM/NAND將進入新制程周期,帶動設備需求回升。
政策支持成熟制程擴產:以提升全球市場份額為目標,本土設備商(如北方華創、中微公司)將優先受益。
5. 國產算力產業鏈的多環節協同突破
國產AI算力生態涵蓋設計、制造、封裝及配套硬件,核心環節包括:
PCB/封裝基板:深南電路、興森科技在高密度互連(HDI)領域技術領先。
芯片設計:寒武紀、云天勵飛通過差異化架構(如NPU+存算一體)提升性價比。
服務器集成:國產化率提升帶動整機廠商份額增長。
6. 華為384核超節點對國產算力板塊的催化作用
盡管產能爬坡短期制約放量,但華為Atlas 900超節點集群的推出標志著國產算力架構進入新階段。
核心受益方向包括 先進制造[中芯國際(14nm FinFET擴產)]和先進封裝[兆易創新(HBMlike定制存儲)。
7. 存儲芯片在算力基建中的核心地位
存儲帶寬已成為算力瓶頸突破的關鍵,行業趨勢包括: DDR5/LPDDR5滲透率提升;存算一體技術:通過3D堆疊(如HBM)緩解"內存墻"問題。
六、總結
先進制程是科技競爭的制高點,但依賴巨額投入和尖端設備。
成熟制程是半導體產業的“基石”,支撐絕大多數實際應用。
未來:兩者將長期共存,先進制程向3D集成(Chiplet)演進,成熟制程通過特色工藝(如BCD、SiC)煥發新生。