处理器、FPGA与基带处理，这三个能够完成独立处理功能的半导体产品还有什么共同点？那就是必须一直坚持紧跟工艺革新的步伐，否则就必须面对可能掉队的危险。不同于工艺直接决定性能指标的存储器，这三种产品其实并不一定是采用最领先的制程就能制造出最符合市场需求的产品，但面对着越来越激烈的半导体产品竞争，三大产品线已经不得不咬紧牙关，把工艺紧跟到底。先是在Intel的带领下，CPU和GPU的制程更新到32nm这代，随后，2月初FPGA中的一家抢先发布了基于新一代工艺的产品计划，另一家就迫不及待的在春节后赶紧推出自己的新一代工艺计划，至少在市场上不能输了气势。同样，多家手机基带处理器厂商已经开始了新一代工艺的设计研发进程。

2010年又将是一个制程工艺全面革新换代的年份，Intel已经迈入了32nm时代，按照之前代工落后Intel半年的更新速度，今年上半年将迎来领先的几大代工厂商集体开始量产32nm的博弈。TSMC、IBM联盟以及三星都已经在2009年末公开了自己2010年的工艺革新计划，只是，这次三大代工阵营似乎如商量好般直接发布自己的28nm工艺，而跳过了32nm这个主节点。

半代工艺 从存储到代工的创新

当戈登摩尔开创了著名的摩尔定律之后，以Intel为首的半导体产业就紧紧追随着这根指挥棒，坚持以18个月的速度将半导体工艺不断提升，并且一坚持就是几十年。从工艺上来说，摩尔定律是集成电路的密度加倍也就是面积减半，反应到具体数字上就是芯片工艺的尺寸以0.7的倍数逐级缩减。因此，多年来的制程更新的代表数字都是前一代的0.7，比如从350nm（点三五）到250nm（点二五）再到180nm（点一八）以及130nm（点一三），只是随着存储器行业不断在PC的推动下快速成长，存储器逐渐超越CPU成为制程工艺的领导者，而存储颗粒的尺寸直接决定了存储器单位面积上的存储容量，这就让存储器厂商在如何缩减工艺尺寸上绞尽脑汁。于是，诞生了一个比全代工艺更高密度的工艺，这也算在我们常说的全代工艺的范畴，只是芯片的工艺尺寸只有全代尺寸的0.9，毫无疑问，这样的变化对Fab的改进不大，投入可以接受，却可以提供密度为全代工艺1.24倍的芯片，对客户来说，成本支出不大的情况下可以让其产品更有性能竞争优势。对于这样的革新，Intel对此嗤之以鼻，并赋予其一个带有些许感****彩的称呼：半代！

如果说，只有存储器业应用半代工艺，全代与半代之间的争议还不会如此明显，随着代工业的盛行，半代工艺似乎开始受到代工厂商的一致青睐。由于代工厂商之间对Fabless客户的竞争中最重要的是成本与性能之间的平衡点，那么半代工艺的特点在代工厂商争取客户的过程中就显现出些许优势：一方面，半代工艺更小的尺寸确实在许多方面给客户的产品提供了创造更强的性能优势的空间，同时对客户的IC设计方案的优化又比下一代工艺省事的多，并且半代工艺的投产时间也不过比全代工艺的延迟半年左右的时间，为了夺取性能上的优势，许多fabless可以接受这些简单的改变和等待；另一方面，半代工艺的Fab是在全代工艺的产线基础上进行升级，相对投入比研发下一代产线的投入小很多，成本和良率这两个代工厂商最为看重的指标提升起来也比研发新一代的产线要快得多。随着半导体许多产品的工艺节点已经呈现部分的停滞不前迹象，因此对于代工厂来说，一条产线的生命周期比之前可以延长一些，那么如何用尽可能小的投入换来更为丰满的产能和长久的运作，半代工艺就比相同的全代工艺更有成本优势。

半代工艺流行的标志，源自TSMC抢先推出的40nm，随后机会所有代工厂商迅速跟进推出自己的半代工艺，围绕着客户的订单展开新一轮的工艺竞争。TSMC就是靠着自己在半代工艺上的领先优势，在2009年末2010年初连续拿下富士通微电子和高通两大前二十大半导体的28nm 订单，当然还有自己FPGA客户的竞争对手也转投TSMC，为得就是在28nm的工艺节点与竞争对手保持步调一致。

半代与全代 谁的选择题？

我的地盘我做主

半代有这么多好处，Intel却一直对此不感冒，一直坚持着自己的两年一次制程更新的“Tick-Tock”计划。作为可能是除了存储器之外，惟一会坚持到底的IDM半导体厂商，Intel对全代技术的坚守也许是出于技术成熟度的考虑，也许只是为了维护摩尔定律最后的尊严。不管出于哪个原因，由于工艺上Intel至少还领先6个月以上，而半代工艺的开发又要耗费将近6个月的时间，因此这种技术投入时间的领先性让Intel有足够的资本在竞争对手开始半代工艺生产之时就已经着手在市场上宣传下一代的全代工艺样片了。

从市场和运营的角度，Intel已经掌控了整个CPU供应渠道的变化态势，其产能甚至不需要根据市场的需求进行大幅度的调整。这就让Intel可以控制自己的生产线投资规模，将产能完全控制在自己的长期计划中，并且保持一个相对产能稳定，让Fab稳定输出产能又不需要考虑产能缩减问题。因此，所谓半代还是全代，对于Intel来说是个很Easy的选择题，对于肯于坚持走IDM路线的厂商来说，也不算难，对于致力于Fab-Lite的IDM厂商，虽然选择起来自由度小了很多，但还算是我的地盘我做主。

左右为难

如果把这个问题抛给Foundry，选择起来的自由度就变得很小，毕竟代工厂未必能够在每条生产线上马之初就可以拿到足够开足产能的订单，而到了技术成熟之时，半代工艺的问题又将凸显出来，具体概括起来就是，上半代，需要付出的是牺牲前6个月左右的市场先机以换取未来产线在1年半左右时间内的技术不落伍；不上半代，可以快速更好地集中精力尽早提高全代产线的良率，从而先抢到客户的订单，付出的代价就是面对性能的渴求度高于成本控制的厂商时，将极有可能失去一部分客户。

比如，最典型的半代工艺是最近流行的40nm，TSMC的40nm作为第一个高调推出甚至取代全代的工艺，虽然确实可以给客户的产品提供更高密度、更高速度和更低功耗，但在推出之初经历了一个很长的推迟和被质疑过程，而在这个过程中许多客户的原有市场计划被打乱。不过，有失必有得，抢先以半代代替全代的TSMC还是在即将推出的28nm上获得了不错的回报，至少现在多家竞争对手的客户与TSMC合作开展28nm工艺制造业务，即使最大的竞争者IBM联盟的技术似乎宣称走到了TSMC甚至是Intel的前面，但由于其联盟内部的竞争问题，还是让许多原有客户另觅新欢。不管如何，对于任何一个Foundry来说，选择全代还是半代，是个左右为难的话题。

别无选择

Fabless在经济危机中太幸福了，至少Foundry和IDM都非常羡慕Fabless在经济危机中的轻盈体态，没有产线运营压力的Fabless几乎将压力全部转嫁给了Foundry，现在是该还债的时候了。

当半导体走进45nm时代，除了Intel没有任何一家IDM选择继续坚持在制程工艺的道路上独自前行，越来越多的IDM更是纷纷以Fab-Lite的形式将产能外包，这必然造成整个代工产业的再次膨胀。近期传出NVIDIA因不满TSMC的客户太多无法享受特殊照顾而萌生换个Foundry的想法，背后的事实是TSMC手上具备一定规模的客户超过了200家，并且还在吸引更多的大客户加入其中。

如果说45nm时代，Fabless还可以选择采用全代还是半代进行自己的产品设计，那么到了32nm时代他们的选择余地就变得更为狭窄。当代工厂统一口径推出半代工艺，Fabless可以选择换Foundry，却换不了设计工艺。从一个角度来看这是进步，可以有效平移设计，从另一个角度来说，这是一种制约，不管半代有哪些优缺点，Fabless要想尽早抢占市场先机，就别无选择。这种不需要再担心制程变化带来的设计更改的进步，不知道对于众多Fabless来说，是幸福还是无奈……

未来：全代CPU和半代SoC

28nm的半代工艺的推出，将半导体再次以制程分成两个阵营，对于需要紧跟制程革新脚步的应用芯片来说，芯片的种类将直接决定了采用的制程工艺，由于大部分选择了代工，SoC及更接近SoC的FPGA等将绝大部分以半代工艺出现而CPU依然在Intel的坚守下停留在全代工艺。当然，还有些许疑问等待未来证实：拥有CPU产能的GF（Global Foundry）是否会同时兼顾全代和半代两个阵营，还是将AMD的CPU推进到半代工艺；Intel重兵出击的SoC产品，比如Atom处理器等低功耗芯片，是继续坚持Intel的全代工艺还是受功耗限制不得不降低至半代。

现在尚不能评价半代和全代工艺哪个更适合半导体产业的发展，至少半代总算是一种技术上的进步，只是做出半代还是全代选择的权利还是应该留给芯片设计者，在选择中去体验两种技术的不同也许对半导体产业来说才是更健康的发展之路。

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