台积电2025、2026年工艺节点路线图一览

滤波器 2024-05-29 23:38

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台积电的N3X、N2P、A16工艺节点将于2025、2026年推出

正如台积电上周宣布的，该公司将于今年晚些时候开始采用 N3P 制造工艺进行大批量生产，这将是该公司一段时间内最先进的节点。明年事情会变得更有趣，因为台积电将拥有两种工艺技术，当它们在 2025 年下半年进入大批量制造 (HVM) 时，它们实际上可以相互竞争。

台积电表示，与 N3P 相比，N3X 制造的芯片可以通过将 Vdd 从 1.0V 降低至 0.9V，在相同频率下降低功耗 7%，在相同面积下提高性能 5%，或者将晶体管密度在相同频率下提高10%。同时，与前代产品相比，N3X 的主要优势在于其最大电压为 1.2V，这对于桌面或数据中心 GPU 等超高性能应用非常重要。

台积电的 N2 将是台积电第一个使用环栅（GAA）纳米片晶体管的生产节点，这将显著增强其性能、功耗和面积（PPA）特性。与N3E相比，N3生产的半导体可以将功耗降低25% - 30%（在相同的晶体管数量和频率下），将其性能提高10% - 15%（在相同的晶体管数量和功率下），并且将晶体管密度提高 15%（在相同的速度和功率下）。

虽然 N2 在功耗和晶体管密度方面台积电肯定是无可争议的冠军，但在性能方面，N3X 可能会挑战它，尤其是在高电压下。对于许多客户来说，N3X 还将受益于使用经过验证的 FinFET 晶体管，因此 N2 在 2025 年下半年或许不会成为台积电的最佳节点。

2026 年：N2P 和 A16

明年，台积电将再次提供针对智能手机和高性能计算应用的节点：N2P（性能增强的 2 纳米级）和 A16（具有背面供电的 1.6 纳米级）。

与原始 N2 相比，N2P 预计可降低 5% - 10% 的功耗（在相同的速度和晶体管数量下）或提高 5% - 10% 的性能（在相同的功率和晶体管数量下）。同时，与 N2P 相比，A16 的功耗降低了 20%（在相同的速度和晶体管下），性能提高了 10%（在相同的功率和晶体管下），晶体管密度提高了 10%。

请记住，A16 具有增强的背面供电网络，因此它很可能成为注重性能的芯片设计师的首选节点。当然，使用 A16 会更昂贵，因为背面供电需要额外的工艺步骤。

台积电推出“全球晶圆厂复制计划”

台积电还透露了其全球超级晶圆厂制造计划的一些细节，该计划是该公司在其多个超级晶圆厂站点复制其制造流程的战略。

目前，大型跨国晶圆厂需要有一套流程来复制其设施，这一点已有充分记录。芯片制造商需要能够快速将新的和更新的制造工艺移植到其他工厂，以达到必要的产量，并避免因必须重新调整晶圆厂而产生的多季度瓶颈。

而英特尔则拥有一个著名的“精确复制”计划，这是该公司的主要竞争优势之一，它允许其在世界各地的晶圆厂之间共享制造工艺的细节，以最大限度地提高产量并降低性能波动性。与此同时，随着台积电在世界各地扩建产能，该公司也迫切需要一个类似的项目，以便在日本和美国的新晶圆厂迅速实现产量和生产率的最大化。

正如在去年的研讨会上提到的，“Global Gigafab Manufacturing”是一个强大的全球制造和管理平台，台积电晶圆厂营运部副总裁王耀龙表示，“我们实现了晶圆厂一站式管理，以确保我们的Gigafab在全球范围内实现一致的运营效率和生产质量。此外，我们还在全球范围内追求可持续发展，包括绿色制造、全球人才培养、供应链本地化以及社会责任。”

当谈到工艺技术的改进时，主要有两种主要机制：用于提高产量的持续工艺改进（CPI），以及减少性能变化的统计过程控制（SPC）。为此，该公司拥有多种内部技术，这些技术依赖于基于机器学习的过程控制、持续的质量测量和各种生产力提高方法。借助全球 Gigafab 制造，台积电可以使用 CPI 和 SPC 通过在不同站点之间共享知识来提高全球范围内的产量和性能。

“无论是晶圆厂的设置、流程控制系统，一切实际上都是从中国台湾厂复制的，”业务开发和海外运营办公室高级副总裁兼副联席首席运营官张凯文说。

台积电尚未开始在其位于德国、日本和美国的晶圆厂生产芯片，因此，当该晶圆厂 Fab 23（位于日本熊本）和 Fab 21（位于亚利桑那州）分别于 2024 年和 2025 年开始运营时，其产量将以多快的速度提高到中国台湾的水平还有待观察，但随着全球超级晶圆厂制造计划的实施，这一目标可能会很快实现。

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