”數(shù)字化轉(zhuǎn)型為半導(dǎo)體行業(yè)開辟了一個充滿機遇的新世界,我們的全球技術(shù)研討會強調(diào)了我們增強和擴展技術(shù)組合的許多方法,以釋放客戶的創(chuàng)新,“臺積電CEO魏哲家在大會上說道。
1、5nm家族添新成員,解決汽車計算需求
臺積電將其領(lǐng)先的工藝節(jié)點分為三個產(chǎn)品家族:7nm、5nm和即將推出的3nn工藝節(jié)點,正如許多人在過去幾年中注意到的那樣,臺積電自2018年推出7nm節(jié)點并實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)后,在芯片制造領(lǐng)域超越競爭對手取得領(lǐng)先地位,到今天也還是如此。
迄今為止,臺積電7nm芯片出貨已超過10億顆,已經(jīng)被納入越來越成熟的工藝。且隨著許多客戶遷移到更先進的工藝節(jié)點,7nm產(chǎn)能增速放緩,預(yù)計2021年產(chǎn)能僅增加14%,與曾經(jīng)16nm工藝系列產(chǎn)能進展類似。與之對應(yīng)的,目前代工廠主要專注于5nm和即將推出的3nm芯片產(chǎn)品。臺積電5nm工藝節(jié)點自2020年開始量產(chǎn),為數(shù)以億計的SoC提供動力,一方面越來越多的公司設(shè)計更多5nm產(chǎn)品,另一方面臺積電擁有全球大約50%的EUV半導(dǎo)體設(shè)備,因此臺積電5nm進展十分順利,更是在此次技術(shù)研討會上又添新成員——N5A。
臺積電官方介紹,N5A工藝旨在應(yīng)對當今對計算能力需求不斷增加的汽車應(yīng)用,例如支持AI輔助駕駛和座艙數(shù)字化,N5A將當今超級計算機中所使用的技術(shù)引入汽車,在滿足AEC-Q100 2 級以及其他汽車安全和質(zhì)量標準的可靠性要求的同時,滿足N5的性能、功率和邏輯密度。
由于有臺積電汽車設(shè)計平臺的支持,N5A計劃于2022年第三季度上市。
2、3nm明年量產(chǎn),5G射頻將升級到6nm
臺積電也透露了其4nm和3nm的最新進展。采用與N5幾乎近相同設(shè)計法則的4nm加強版在性能、功耗和集體管密度上均進一步提升,通過邏輯的光學(xué)微縮、標準單元庫的改進和設(shè)計規(guī)則的推動,N4的晶體管密度較N5提升6%。臺積電還聲稱,N4自2020年技術(shù)研討會上宣布以來進展順利,預(yù)計2021年第三季度風(fēng)險量產(chǎn)。
3nm方面,依靠業(yè)經(jīng)驗證的FinFET晶體管架構(gòu),得以實現(xiàn)最佳性能、功耗和成本效益,與N5相比,臺積電N3性能提升15%、功耗降低30%、邏輯密度增加70%,有望在2022年下半年開始量產(chǎn),同時成為世界上最先進的芯片制造技術(shù)。
擁有龐大市場的手機SoC制程的更新?lián)Q代已不足為奇,如今5nm已經(jīng)成為旗艦手機的標配,隨著臺積電3nm開始量產(chǎn),可以預(yù)測各家手機廠商的旗艦手機SoC也將更新至3nm。不過射頻芯片沒有像手機SoC制程一樣頻繁升級,依然使用16nm左右制程,但這一局面可能會在未來有所改變。
與4G相比,5G智能手機需要更大的芯片面積、消耗更多的電量才能提供更高的無線傳輸速率,支持5G的芯片集成很多功能和組件,尺寸變大且與電池競爭空間。因此,本次研討會上,臺積電首次推出N6RF工藝,將其先進的邏輯工藝的功耗、性能和面積優(yōu)勢帶到5G射頻(RF)和WiFi 6、WiFi 6E解決方案中,預(yù)計N6RF晶體管性能將比上一代16nm射頻技術(shù)高出16%以上。
此外,臺積電還稱,N6RF支持低于6GHz和毫米波頻段的5G射頻收發(fā)器,降低功耗和面積,且不會影響為消費者提供的性能、功能和電池壽命臺積電N6RF還將增強WiFi 6/6E的性能和電源效率。
3、持續(xù)擴展3DFabric先進封裝
臺積電還公布了其在先進封裝方面的最新進展。
在高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域,臺積電將在2021年為其InFO_oS 和 CoWoS封裝解決方案提供更大的光罩尺寸,從而為小芯片和高帶寬內(nèi)存集成提供更大的二維平面。此外,臺積電的SoIC-CoW預(yù)計今年完成N7對N7的驗證,并將于2022年在全新的全自動化晶圓廠中開始生產(chǎn)。
在移動應(yīng)用領(lǐng)域,臺積電推出InFO_B解決方案,制造將強大的移動處理器集成在薄而緊湊的封裝中,性能增強、電源效率變高,并支持移動設(shè)備制造商在鳳裝飾的DEAM堆疊。
值得注意的是,在同期舉行的Computex大會上,AMD展示了其3D小芯片的首個應(yīng)用,并稱通過與臺積電的密切合作,其3D小芯片技術(shù)比當前的3D封裝解決方案耗能更少,堆疊更靈活。AMD同時表示,有望在2021年底之前開始生產(chǎn)具有3D小芯片的高端計算產(chǎn)品。