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钛媒体 08-19

详解台积电技术计划:3nm 芯片将于今年下半年量产

台积电参加 2022 世界半导体大会(图片来源:由钛媒体 App 编辑拍摄)

美国《芯片法案》成为全球焦点之际,晶圆代工 " 一哥 " 台积电非常罕见地在中国大陆公布了其先进技术规划。

钛媒体 App 8 月 19 日消息,昨日南京举行的 2022 年世界半导体大会上,台积电(中国)有限公司副总监陈芳表示,台积电 N3(又称 3nm)芯片将在今年下半年进入量产;3nm 加强版 N3E 将会在 2023 年下半年(年底)量产,应用于移动手机芯片、HPC(高性能计算)等领域。

昨天有媒体报道称,陈芳表示 " 如果有手机的客户当下采用 3nm 芯片,明年产品就能问世 "。钛媒体 App 多次回放了现场视频和录音资料,证实台积电昨日并未提到相关信息。因此,如无意外,这是一条不实消息。

同时,台积电(南京)有限公司经理苏华昨日首次公布,其南京 Fab16 厂目前主要制造 12nm、16nm 工艺的芯片。而南京厂扩建的 1B 期 28nm 工艺产线,即台积电南京二厂,预计将在 2022 年下半年量产。

实际上,2021 年,台积电占据全球芯片代工市场份额超过 57%,在 7nm/5nm 细分市场几乎完全占据主导地位。

目前唯一能与台积电在先进技术上竞争的是三星电子。7 月 25 日,三星电子宣布在韩国京畿道华城园区量产基于 GAA 晶圆架构的 3nm 芯片,应用于 HPC、移动 SoC 等领域,韩国媒体 TheElec 报道称,3nm 客户包括上海磐矽半导体有限公司(PanSemi),高通等。

本次世界半导体大会台积论坛上,台积电团队详细公布了先进工艺、特殊工艺、先进封装技术、扩建产能等最新进展和未来规划。

其中在先进工艺方面,2020 年量产的 N6(6nm),是台积电第一代利用 EUV(极紫外光刻)技术的先进工艺平台,包括 7nm 和 N6 在内,产品组合包括手机、CPU/GPU/XPU 处理器领域,以及 RF 射频和消费类应用,预计今年底产品 NTO(New Tape Out,指新产品流片)将超过 400 个;台积电 5nm 芯片已在 2020 年量产,预计年底,5nm N5/N5P 及 4nm N4P/N4X 产品 NTO 将超过 150 个,基于 N4P 的 V0.9 IP 已经在今年二季度完成,高端接口预计今年第三季度得以完成。

N3/N3E(3nm)芯片是目前台积电最先进的逻辑制程,相较于 5nm,基于 N3E 工艺的芯片密度高出 1.3 倍,逻辑密度门增加 1.6 倍,在相同功耗下速度提升 15-20%,或在相同速度下功耗降低 30-35%。3nm 系列的创新主要在于使用 FINFLEX 技术,可以在提升密度的情况下维持速度和功耗的平衡。基于 N3 经验,N3E 将会在明年底量产,相关逻辑测试芯片及 3nm 256Mb SRAM(静态随机存取存储器)良率达到 80% 左右。

2025 年批量制造生产的 N2(2nm)芯片,采用纳米片晶体管架构,支持 Chiplet(小芯片)技术。相较于 N3E,2nm 在相同功耗下会有 10%-15% 速度提升,或在相同速度下功耗降低 25%-30%,晶圆密度高出 1.1 倍。预计 2nm 将主要应用于手机 SoC、HPC 等领域,以实现最佳能效和性能。

特殊工艺方面,据台积电(中国)有限公司客户经理商智渊介绍,台积电设立了一个综合专业技术平台(Integrated Specialty Technology Platform)解决方案,实现物联网与边缘 AI 低功耗、5G 和先进射频技术、MCU 或存储器、电源管理 IC、CMOS 图像传感器等不同领域的不同晶圆制造方案,以提高 PPA(性能,效能,面积)。

据悉,2016-2021 年,台积电在特殊工艺研发投资年复合增长率超过 40%;12 寸 wafer 技术制造年增长率约为 8%,未来五年的年复合增长率有望达到 9%,只高不低。苏华称,今年台积电在特殊工艺资本投入大概是过去三年平均 3.5 倍以上;目前特殊工艺占先进制程收入增长比重达 63%。

先进封装技术方面,台积电 3DFabric 平台包括 TSMC-SoIC 3D 堆叠、InFO、CoWoS 等新技术,以实现先进芯片封装生态系统。目前台积电淳安(Chunan)AP6 厂实现了世界首个全自动 3DFabric 工艺。

先进制造产能方面,据苏华透露,2018 年 -2022 年,台积电先进技术产能年复合增长率超过 70%,预计今年 5nm 产能将是 2020 年的四倍以上。

据悉,2019 年 -2022 年,台积电每年新建工厂数量分别为 2 座、6 座、7 座(全在中国台湾地区)、5 座,其中不仅是先进产能,还包括成熟芯片的产能。台积电(中国)有限公司技术总监陈敏表示,在汽车等领域对成熟芯片的需求增加下,台积电持续研发最先进的工艺,为客户提供最先进的芯片,同时也增加成熟制程芯片的投资。

" 在以前,我们的产能扩充主要是以先进制程为主,但是现在已经不一样,我们看到成熟制程客户的产能需求也在增加,而且,尽管我们面临一个短期内的波动,但是结构性需求的成长趋势是长期的。所以,这也是为什么台积电对于半导体产业的未来感到乐观。" 陈敏指出。

她强调,由于疫情等影响,供应链管理变得愈加重要,更多客户以调整库存方式增加供应链灵活度,但同时,台积电也需要在供应链和成本之间取一个平衡。台积电将持续与供应链齐心合作,和客户建立长期合作伙伴关系,这一点不会发生变化。(本文首发钛媒体 App,作者|林志佳)

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