臺積電在論壇上指出,N3P技術已進入量產(chǎn),并表示N2技術將在2025年下半年量產(chǎn)。與此同時,臺積電還對外展示了其最新的半導體技術路線圖,主要聚焦人工智能(AI)、高性能計算(HPC)及先進封裝領域的突破。
01、A14制程亮相,預計2028年量產(chǎn)
A14是臺積電規(guī)劃的1.4納米級先進制程,也是臺積電的下一世代先進邏輯制程技術,旨在通過提供更快的計算速度和更高的能效來推動人工智能轉型。此外,A14制程技術還有望通過提升智能手機的內置AI功能,使其更加智能。
臺積電稱,A14的表現(xiàn)將明顯超越當前最先進的3納米制程,以及今年晚些時候即將量產(chǎn)的2納米制程。
據(jù)悉,A14將采用第二代全環(huán)繞柵極場效應晶體管(GAAFET),取代傳統(tǒng)FinFET,通過優(yōu)化柵極結構和溝道密度,提升電流控制能力,實現(xiàn)更高性能和能效。A14還將通過NanoFlex Pro技術提供更大的靈活性。
與即將于今年晚些時候量產(chǎn)的N2工藝制程相比,在相同功耗下,A14速度可提升15%,或在相同速度下降低高達30%的功耗,同時邏輯密度將提升20%以上。臺積電指出,結合納米片晶體管設計協(xié)同最佳化經(jīng)驗,計劃將NanoFlex?標準單元架構發(fā)展成NanoFlex?Pro,以實現(xiàn)更佳效能、能效和設計靈活性。
臺積電A14制程技術重點面向人工智能(AI)、高性能計算(HPC)及高端移動設備,并支持更復雜的AI模型運算與低延遲數(shù)據(jù)處理。
目前A14制程研發(fā)開發(fā)進展順利,良率已提前實現(xiàn),臺積電計劃于2028年正式投產(chǎn),后續(xù)還將推出衍生版本(如A14P、A14X、A14C),分別針對高性能、極致優(yōu)化和成本敏感型需求。
02、N3家族再前進:N3P啟動量產(chǎn),N3X下半年接棒
在技術論壇上,臺積電透露,已按照原計劃在2024年第四季度啟動N3P(第三代3納米級)制程量產(chǎn),主要面向需要提升效能,同時保留3納米級IP客戶端和數(shù)據(jù)中心應用。
N3P制程是臺積電3nm工藝家族中的“性能增強版”,屬于該家族的第三代技術節(jié)點,前兩代分別為N3B(基礎版)和N3E(成本優(yōu)化版)。
作為N3E的進階版,N3P保留了設計規(guī)則和IP兼容性,在同等功耗下性能提升約5%,或在相同性能下功耗降低5~10%。并且對于典型的邏輯、SRAM和模擬模塊混合設計,晶體管密度提升4%。
值得一提的是,臺積電將持續(xù)壯大N3制程家族,推出N3X制程,并計劃在今年下半年量產(chǎn)。
據(jù)媒體報道,與N3P相比,N3X可在相同功耗下將最高效能再提升5%,或者在相同性能下降低7%的功耗。報道稱,N3X最關鍵的優(yōu)勢在于支持高達1.2V的電壓。但需要指出的是,1.2V的電壓對3納米級制程而言屬于極限頻率。這樣的極限頻率也有代價,如漏電功耗可能增加高達250%,因此芯片開發(fā)者在采用1.2V電壓設計N3X芯片時需要格外謹慎。
03、先進封裝技術SoW-X擬2027年量產(chǎn)
SoW-X全稱為System-on-Wafer-X,是臺積電發(fā)布的最新晶圓級封裝技術,屬于CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)封裝技術家族的新成員。
該技術通過Chip-Last流程(先在晶圓上構建中介層,再添加芯片),可以將至少16個大型計算芯片、存儲芯片、光互連模塊及其他新技術整合在餐盤大小的基板上,形成晶圓級系統(tǒng),提供高達數(shù)千瓦的功率支持。其核心目標是為高性能計算(HPC)和人工智能(AI)芯片提供超高集成度和計算效率。
臺積電指出,SoW-X是比目前CoWoS解決方案提升40倍運算能力的晶圓尺寸系統(tǒng),同樣計劃2027年量產(chǎn)。
除了為CoWoS增添新成員SoW-X之外,臺積電也在持續(xù)推進CoWoS技術的演進,以滿足AI對更多邏輯和高帶寬內存(HBM)永無止境的需求。據(jù)悉,臺積電計劃在2027年量產(chǎn)9.5倍光罩尺寸的CoWoS,從而能夠以臺積電先進邏輯技術將12個或更多的HBM堆疊整合到一個封裝中。
04、N4C、N3A制程等新技術悉數(shù)亮相
除了上述提到的先進制程和先進封裝技術外,臺積電此次在北美論壇上還分別展示了為智能手機、汽車電子以及物聯(lián)網(wǎng)等領域開發(fā)的新技術。
例如在智能手機領域,臺積電展示了最新一代的射頻技術N4C RF,該技術支持邊緣設備能以高速、低延遲無線連接來移動大量數(shù)據(jù)的AI需求。
與N6RF+相比,N4C RF提供30%的功率和面積縮減,使其成為將更多數(shù)字內容整合到射頻系統(tǒng)單芯片的設計中的理想選擇,滿足新興標準(例如WiFi8和具備豐富AI功能的真無線立體聲)的需求。N4C RF計劃在2026年第一季進入試產(chǎn)。
汽車電子領域,臺積電則展示了最先進的N3A制程。據(jù)悉,該制程正處于AEC-Q100第一級驗證的最后階段,并不斷改良,以符合汽車零件每百萬分之缺陷率(DPPM)的要求。臺積電表示,N3A正進入汽車應用的生產(chǎn)階段,為未來軟件定義汽車的全方位技術組合增添生力軍。
物聯(lián)網(wǎng)方面,隨著此前公布的超低功耗N6e制程進入生產(chǎn),臺積電將繼續(xù)推動N4e拓展未來邊緣AI的能源效率極限。