芯東西4月24日?qǐng)?bào)道，臺(tái)積電今日在北美技術(shù)研討會(huì)上發(fā)布了其下一代前沿邏輯工藝技術(shù)A14（1.4nm）。A14計(jì)劃于2028年投產(chǎn)，開發(fā)進(jìn)展順利，良率表現(xiàn)優(yōu)于預(yù)期進(jìn)度，支持背面供電的升級(jí)版A14將在2029年推出。
同時(shí)，臺(tái)積電首次推出全新邏輯工藝、特殊工藝、先進(jìn)封裝和3D芯片堆疊技術(shù)。其中SoW-X技術(shù)可構(gòu)建晶圓級(jí)大小的系統(tǒng)，能將至少16個(gè)大型計(jì)算芯片、內(nèi)存芯片、快速光互連和新技術(shù)整合在有如餐盤大小的基板上，為芯片提供數(shù)千瓦的功率，計(jì)算能力有望達(dá)到現(xiàn)有CoWoS解決方案的40倍。
相較之下，英偉達(dá)目前的旗艦GPU由兩顆芯片拼接而成，預(yù)計(jì)2027年推出的Rubin Ultra GPU由4顆芯片拼接而成。
臺(tái)積電宣布將在美國(guó)亞利桑那州晶圓廠附近新建兩座工廠，未來(lái)將規(guī)劃6座晶圓廠、2座封裝廠及1座研發(fā)中心，擴(kuò)大在美國(guó)的生產(chǎn)。
此外，該公司透露其在2024年第四季度開始生產(chǎn)基于性能增強(qiáng)型N3P（第三代3nm級(jí)）工藝技術(shù)的芯片。N3X芯片預(yù)計(jì)將于今年下半年量產(chǎn)。與N3P相比，N3X有望在相同功率下將最大性能提高5%，或在相同頻率下將功耗降低 7%，并支持高達(dá)1.2V的電壓。
臺(tái)積電還曬出一張人形機(jī)器人圖，標(biāo)注了所需的各種先進(jìn)芯片。將這些芯片集成到高密度、高能效的封裝中的能力至關(guān)重要。
一、A14工藝量產(chǎn)已近：功耗降30%，啟用NanoFlex Pro
臺(tái)積電透露，新A14工藝將采用第二代GAAFET nanosheet晶體管，并將通過將其NanoFlex標(biāo)準(zhǔn)單元架構(gòu)升級(jí)為NanoFlex Pro技術(shù)，提供更高的性能、能效和設(shè)計(jì)靈活性。
與即將于今年晚些時(shí)候量產(chǎn)的2nm級(jí)N2工藝相比，A14將在相同功耗下速度提升15%，或在相同速度下功耗降低30%，同時(shí)邏輯密度將提升20%以上。
NanoFlex Pro是一種設(shè)計(jì)技術(shù)協(xié)同優(yōu)化（DTCO）技術(shù)，讓設(shè)計(jì)人員能夠以非常靈活的方式設(shè)計(jì)產(chǎn)品，通過微調(diào)晶體管配置，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定應(yīng)用或工作負(fù)載的最佳功率、性能和面積（PPA）。這項(xiàng)技術(shù)將于2028年投入生產(chǎn)，首個(gè)版本沒有背面供電。
臺(tái)積電計(jì)劃在2029年推出支持超級(jí)電源軌（SPR）背面供電的A14。該公司尚未透露該制程技術(shù)的具體名稱，但按照臺(tái)積電的傳統(tǒng)命名法，可以推測(cè)它可能會(huì)被稱為A14P。預(yù)計(jì)A14將在 2029年之后推出其最高性能版本（A14X）和成本優(yōu)化版本（A14C）。
由于A14是一個(gè)全新節(jié)點(diǎn)，因此與N2P（利用 N2 IP）以及A16（采用背面供電的 N2P）相比，它將需要新的IP、優(yōu)化和EDA軟件。
▲臺(tái)積電公布的芯片密度反映了“混合”芯片密度，包括50%邏輯、30% SRAM和20%模擬。**面積相同、速度相同。（圖源：Tom’s Hardware）
臺(tái)積電16A是SPR的首個(gè)版本，采用背面供電。SPR旨在針對(duì)AI/HPC 設(shè)計(jì)，改進(jìn)信號(hào)路由和功率傳輸。A16有望于2026年下半年投入生產(chǎn)。與N2P相比，A16在相同功率下速度提升8-10%，在相同速度下功耗降低15-20%。
與A16、N2、N2P不同，A14沒有SPR背面供電網(wǎng)絡(luò)（BSPDN），能夠瞄準(zhǔn)那些無(wú)法從BSPDN獲得實(shí)際優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用，但這需要額外成本。
許多客戶端、邊緣和專業(yè)應(yīng)用可以利用臺(tái)積電第二代GAA nanosheet晶體管帶來(lái)的額外性能、更低功耗和晶體管密度。這些應(yīng)用不需要密集的電源布線，傳統(tǒng)的正面供電網(wǎng)絡(luò)即可滿足需求。
臺(tái)積電計(jì)劃在2028年投產(chǎn)基于A14工藝技術(shù)的芯片?？紤]到A16和N2P將于2026年下半年（即2026年年底）開始大規(guī)模生產(chǎn)，芯片將于2026年上市，Tom’s Hardware推測(cè)A14的目標(biāo)生產(chǎn)時(shí)間是2028年上半年，進(jìn)而有望滿足下半年推出的客戶應(yīng)用需求。
二、一大波新制程和封裝技術(shù)首發(fā)，專攻HPC、手機(jī)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)
除了A14之外，臺(tái)積電首次推出新的邏輯工藝、特殊工藝、先進(jìn)封裝和3D芯片堆疊技術(shù)，為高性能計(jì)算（HPC）、智能手機(jī)、汽車和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等廣泛的技術(shù)平臺(tái)做出貢獻(xiàn)。這些產(chǎn)品旨在為客戶提供一整套互聯(lián)技術(shù)，以推動(dòng)其產(chǎn)品創(chuàng)新，包括：
1、高性能計(jì)算
臺(tái)積電持續(xù)推進(jìn)其CoWoS技術(shù)，以滿足AI對(duì)更多邏輯和高帶寬內(nèi)存（HBM）的持續(xù)需求。該公司計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)9.5英寸reticle尺寸CoWoS的量產(chǎn)，將12個(gè)或更多HBM堆棧與臺(tái)積電領(lǐng)先的邏輯技術(shù)集成在一個(gè)封裝中。
繼2024年展示其晶圓上系統(tǒng)（TSMC-SoW）技術(shù)后，臺(tái)積電又推出了基于CoWoS的產(chǎn)品SoW-X，旨在創(chuàng)建一個(gè)晶圓大小的系統(tǒng)，其計(jì)算能力是現(xiàn)有CoWoS解決方案的40倍。量產(chǎn)計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)。
臺(tái)積電提供一系列解決方案，以增強(qiáng)其邏輯技術(shù)的計(jì)算能力和效率。這些解決方案包括與臺(tái)積電緊湊型通用光子引擎（COUPE）的硅光子集成、用于HBM4的N12和N3邏輯基片，以及用于AI的全新集成電壓調(diào)節(jié)器（IVR），與電路板上單獨(dú)的電源管理芯片相比，其垂直功率密度提高了5倍。
2、手機(jī)
臺(tái)積電正利用其新一代射頻技術(shù)N4C RF，支持邊緣設(shè)備上的AI及其對(duì)高速、低延遲無(wú)線連接的需求，以傳輸海量數(shù)據(jù)。與N6RF+相比， N4C RF的功耗和面積減少了30%，非常適合將更多數(shù)字內(nèi)容封裝到射頻片上系統(tǒng)（RF）設(shè)計(jì)中，以滿足WiFi-8和AI功能豐富的真無(wú)線立體聲等新興標(biāo)準(zhǔn)的要求。該技術(shù)計(jì)劃于2026年第一季度投入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)。
3、汽車
高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛汽車（AV）對(duì)計(jì)算能力提出了嚴(yán)苛的要求，同時(shí)又不犧牲汽車級(jí)的質(zhì)量和可靠性。臺(tái)積電正以先進(jìn)的N3A工藝滿足客戶需求，該工藝已通過AEC-Q100一級(jí)認(rèn)證的最終階段，并持續(xù)改進(jìn)缺陷，以滿足汽車百萬(wàn)分率 （DPPM）的要求。N3A工藝已開始應(yīng)用于汽車生產(chǎn)，為未來(lái)軟件定義汽車注入了全套技術(shù)。
4、物聯(lián)網(wǎng)
隨著日常電子產(chǎn)品和家用電器紛紛采用AI功能，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在承擔(dān)更繁重的計(jì)算任務(wù)，同時(shí)電池續(xù)航能力依然捉襟見肘。臺(tái)積電此前宣布的超低功耗N6e工藝現(xiàn)已投入生產(chǎn)，正瞄準(zhǔn)N4e工藝，繼續(xù)突破未來(lái)邊緣AI的能效極限。
結(jié)語(yǔ)：臺(tái)積電加緊研發(fā)，邁向埃米時(shí)代
A14代表了臺(tái)積電業(yè)界領(lǐng)先的N2工藝的重大進(jìn)步，旨在通過提供更快的計(jì)算速度和更高的能效來(lái)推動(dòng)AI轉(zhuǎn)型。它還有望提升智能手機(jī)的內(nèi)置AI功能。
臺(tái)積電董事長(zhǎng)兼CEO魏哲家博士談道，臺(tái)積電的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力和卓越的制造能力，為客戶們提供了可靠的創(chuàng)新路線圖。臺(tái)積電的前沿邏輯技術(shù)是連接物理世界和數(shù)字世界的全面解決方案的一部分，旨在釋放客戶的創(chuàng)新潛能，推動(dòng)AI的未來(lái)發(fā)展。
臺(tái)積電業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總裁張曉強(qiáng)透露，隨著AI快速發(fā)展，設(shè)計(jì)大型AI芯片的公司成為最快導(dǎo)入新制程技術(shù)的客戶，帶動(dòng)先進(jìn)制程持續(xù)成長(zhǎng)。他預(yù)期全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將能夠在2030年前突破1萬(wàn)億美元，但面對(duì)美國(guó)近期加征關(guān)稅、AI泡沫化等疑慮，投資人仍須謹(jǐn)慎觀察。
受益于AI發(fā)展對(duì)算力需求的一路走高，以及在先進(jìn)制程、先進(jìn)封裝上的技術(shù)和量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，臺(tái)積電正在領(lǐng)跑2nm制程競(jìng)賽，蘋果、AMD很可能是首批客戶。前不久AMD也確認(rèn)其Zen 6 Venice服務(wù)器芯片將采用N2工藝節(jié)點(diǎn)制造。另?yè)?jù)臺(tái)媒報(bào)道，英特爾已向臺(tái)積電訂購(gòu)N2。英偉達(dá)和聯(lián)發(fā)科預(yù)計(jì)也將是臺(tái)積電先進(jìn)制程的大客戶。
除了備受關(guān)注的2nm級(jí)工藝外，未來(lái)幾個(gè)季度上市的多數(shù)電腦、平板電腦及手機(jī)芯片將采用臺(tái)積電3nm級(jí)工藝技術(shù)制造。
來(lái)源：臺(tái)積電，SemiWiki，Tom’s Hardware
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