台積電參加2022世界半導體大會(圖片來源:由編輯拍攝)
美國《芯片法案》成爲全球焦點之際,晶圓代工“一哥”台積電非常罕見地在中國大陸公布了其先進技術規劃。
8月19日消息,昨日南京舉行的2022年世界半導體大會上,台積電(中國)有限公司副總監陳芳表示,台積電N3(又稱3nm)芯片將在今年下半年進入量產;3nm加強版N3E將會在2023年下半年(年底)量產,應用於移動手機芯片、HPC(高性能計算)等領域。
昨天有媒體報道稱,陳芳表示“如果有手機的客戶當下採用3nm芯片,明年產品就能問世”。多次回放了現場視頻和錄音資料,證實台積電昨日並未提到相關信息。因此,如無意外,這是一條不實消息。
同時,台積電(南京)有限公司經理蘇華昨日首次公布,其南京Fab16廠目前主要制造12nm、16nm工藝的芯片。而南京廠擴建的 1B 期28nm工藝產线,即台積電南京二廠,預計將在2022年下半年量產。
實際上,2021年,台積電佔據全球芯片代工市場份額超過57%,在7nm/5nm細分市場幾乎完全佔據主導地位。
目前唯一能與台積電在先進技術上競爭的是三星電子。7月25日,三星電子宣布在韓國京畿道華城園區量產基於GAA晶圓架構的3nm芯片,應用於HPC、移動SoC等領域,韓國媒體TheElec報道稱,3nm客戶包括上海磐矽半導體有限公司(PanSemi),高通等。
本次世界半導體大會台積論壇上,台積電團隊詳細公布了先進工藝、特殊工藝、先進封裝技術、擴建產能等最新進展和未來規劃。
其中在先進工藝方面,2020年量產的N6(6nm),是台積電第一代利用EUV(極紫外光刻)技術的先進工藝平台,包括7nm和N6在內,產品組合包括手機、CPU/GPU/XPU處理器領域,以及RF射頻和消費類應用,預計今年底產品NTO(New Tape Out,指新產品流片)將超過400個;台積電5nm芯片已在2020年量產,預計年底,5nm N5/N5P及4nm N4P/N4X產品NTO將超過150個,基於N4P的V0.9 IP已經在今年二季度完成,高端接口預計今年第三季度得以完成。
N3/N3E(3nm)芯片是目前台積電最先進的邏輯制程,相較於5nm,基於N3E工藝的芯片密度高出1.3倍,邏輯密度門增加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系列的創新主要在於使用FINFLEX技術,可以在提升密度的情況下維持速度和功耗的平衡。基於N3經驗,N3E將會在明年底量產,相關邏輯測試芯片及3nm 256Mb SRAM(靜態隨機存取存儲器)良率達到80%左右。
2025年批量制造生產的N2(2nm)芯片,採用納米片晶體管架構,支持Chiplet(小芯片)技術。相較於N3E,2nm在相同功耗下會有10%-15%速度提升,或在相同速度下功耗降低25%-30%,晶圓密度高出1.1倍。預計2nm將主要應用於手機SoC、HPC等領域,以實現最佳能效和性能。
特殊工藝方面,據台積電(中國)有限公司客戶經理商智淵介紹,台積電設立了一個綜合專業技術平台(Integrated Specialty Technology Platform)解決方案,實現物聯網與邊緣AI低功耗、5G和先進射頻技術、MCU或存儲器、電源管理IC、CMOS圖像傳感器等不同領域的不同晶圓制造方案,以提高PPA(性能,效能,面積)。
據悉,2016-2021年,台積電在特殊工藝研發投資年復合增長率超過40%;12寸wafer技術制造年增長率約爲8%,未來五年的年復合增長率有望達到9%,只高不低。蘇華稱,今年台積電在特殊工藝資本投入大概是過去三年平均3.5倍以上;目前特殊工藝佔先進制程收入增長比重達63%。
先進封裝技術方面,台積電3DFabric平台包括TSMC-SoIC 3D堆疊、InFO、CoWoS等新技術,以實現先進芯片封裝生態系統。目前台積電淳安(Chunan)AP6廠實現了世界首個全自動3DFabric工藝。
先進制造產能方面,據蘇華透露,2018年-2022年,台積電先進技術產能年復合增長率超過70%,預計今年5nm產能將是2020年的四倍以上。
據悉,2019年-2022年,台積電每年新建工廠數量分別爲2座、6座、7座(全在中國台灣地區)、5座,其中不僅是先進產能,還包括成熟芯片的產能。台積電(中國)有限公司技術總監陳敏表示,在汽車等領域對成熟芯片的需求增加下,台積電持續研發最先進的工藝,爲客戶提供最先進的芯片,同時也增加成熟制程芯片的投資。
“在以前,我們的產能擴充主要是以先進制程爲主,但是現在已經不一樣,我們看到成熟制程客戶的產能需求也在增加,而且,盡管我們面臨一個短期內的波動,但是結構性需求的成長趨勢是長期的。所以,這也是爲什么台積電對於半導體產業的未來感到樂觀。”陳敏指出。
她強調,由於疫情等影響,供應鏈管理變得愈加重要,更多客戶以調整庫存方式增加供應鏈靈活度,但同時,台積電也需要在供應鏈和成本之間取一個平衡。台積電將持續與供應鏈齊心合作,和客戶建立長期合作夥伴關系,這一點不會發生變化。(本文首發,作者|林志佳)
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標題:詳解台積電技術計劃:3nm芯片將於今年下半年量產|硅基世界
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