ISSCC2024台积电:半导体技术创新与市场趋势

原创 汽车电子设计 2024-06-09 09:40

芝能智芯出品


ISSCC2024年,台积电副总裁Kevin Zhang在2024年年度会议上1.1环节讲了《Semiconductor Industry: Present & Future 》,半导体行业在5G、人工智能和高性能计算等多年大趋势的推动下,展现出强劲的长期增长势头,不受周期性和宏观经济挑战的影响。


备注:视频已经下载下来了,我们开设了芝能智芯的星球,后续有价值的视频、白皮书,我们都会放进去。



预计高性能计算、智能手机、汽车和物联网这四个细分市场将占据接近万亿美元半导体业务的95%。


● 高性能计算(HPC)需求占比最大,达到40%;


● 智能手机占30%;


● 汽车和物联网分别占15%和10%。




Part 1

人工智能与高性能计算


人工智能(AI)已迅速成为高性能计算(HPC)应用的关键驱动力。用于生成式人工智能的前沿大型语言模型(LLMs)的复杂性不断增加,其计算需求呈指数级增长。


在不到两年的时间里,LLMs的计算需求增长了超过10,000倍。随着这些模型的计算需求不断增加,半导体行业的创新也在加速。



从应用端来看,


 无限通信围绕6G、Wi-Fi8和BT6.X进行迭代。



● 汽车围绕着更智能、更安全和更环保的方向发展,架构上更智能。



● 芯片代工业务模式的核心逻辑,围绕技术开发和制造的精益。



这里是叙述芯片代工企业的核心价值,进一步占据市场最重要的份额模式。



1

光刻技术的进步


光刻技术在半导体制造中扮演着重要角色。随着时间的推移,光刻技术从单图案沉浸发展到双图案沉浸,再发展到具有自对准特征的双图案沉浸,以便打印出越来越小的临界尺寸(CD)


目前,光刻技术已进入超紫外(EUV)时代,间距缩放仍在继续。器件架构从平面发展到16nm节点的FinFET,大大改善了晶体管的静电性能。


2

新兴的CFET架构



展望未来,垂直堆叠一个nFET和一个pFET,形成所谓的CFET(Complementary FET),可带来显著的密度扩展优势。除了CFET之外,低尺寸沟道材料还能进一步提高尺寸和能效。




Part 2

工艺创新与设计技术协同优化(DTCO)



DTCO通过调整技术定义来实现特定产品设计的优化,从而成为获取最大价值的关键。利用鳍片去顶来降低标准逻辑单元高度是改善产品性能、功耗和面积(PPA)的有效方法。在每个标准单元的鳍状结构达到2鳍状结构后,又进一步通过交织2鳍状结构和1鳍状结构标准单元来创建混合结构,从而推动PPA优化。


● SRAM和STCO的进展



DTCO在提高3纳米SRAM性能方面发挥了关键作用。例如,负位线(NBL)写入辅助技术的应用使HD SRAM的Vmin降低了300mV以上。为了满足未来计算工作负载对内存性能日益增长的需求,SRAM设计和高速缓冲存储器架构的系统技术协同优化(STCO)变得至关重要。


在高性能处理器上附加高速缓冲存储器的三维芯片堆叠技术具有显著的带宽和功耗优势,并已应用于高性能计算产品中。



● 先进封装与系统级优化



除了芯片级的先进工艺技术开发外,先进的封装和集成对于实现系统级性能也越来越重要。高性能计算系统优化的关键因素包括用于集成更多计算资源的先进封装技术、用于解决内存带宽问题的内存和逻辑集成、超越片上电容器的电源传输优化,以及利用硅光子学和共封装光学器件(CPO)解决I/O瓶颈问题。



● CPO的未来前景



CPO(共封装光学器件)的带宽密度和能效有望超过224Gb/s。通过CPO,光子技术可以集成到计算SoC附近,提供与电气I/O相当的能效,但传输距离更长。CPO预计将带来超过170倍的速度提升,但耗电量仅为铜线互连的20%。


此外,光通道比电气通道更具可扩展性,因为数据可以通过多波长或多模光纤传输,然后复用到信号光纤中。



● 智能驾驶边缘技术导入



● 汽车MCU的MRAM和RRAM技术



车用半导体技术一直落后于消费电子和高性能计算,主要因为汽车对安全性的要求极高,必须接近零缺陷率


为加快引入速度,晶圆厂、半导体制造商和汽车设计人员需更紧密合作。台积电正通过预先应用自动设计规则来降低缺陷密度,未来不久将看到3nm技术在汽车中的应用。


随着汽车转向区域架构,MCU(微控制单元)变得更重要,需要先进的半导体技术来提升运算能力。传统MCU多采用基于浮动闸极的技术,但在28nm以下遇到了瓶颈。


业界已在投资新型内存技术,如MRAM和RRAM等非挥发性存储器。这些技术将推动MCU从28nm缩小到16nm,甚至7nm。





小结


半导体行业正处于创新和发展的黄金时代。从高性能计算到先进的封装和集成技术,每一个环节都在不断突破和进步。

汽车电子设计 本公众号是博主和汽车电子的行业的工程师们一起交流、探讨、思考的小结,以作为技术交流和沟通的桥梁
评论
  • 随着数字化的不断推进,LED显示屏行业对4K、8K等超高清画质的需求日益提升。与此同时,Mini及Micro LED技术的日益成熟,推动了间距小于1.2 Pitch的Mini、Micro LED显示屏的快速发展。这类显示屏不仅画质卓越,而且尺寸适中,通常在110至1000英寸之间,非常适合应用于电影院、监控中心、大型会议、以及电影拍摄等多种室内场景。鉴于室内LED显示屏与用户距离较近,因此对于噪音控制、体积小型化、冗余备份能力及电气安全性的要求尤为严格。为满足这一市场需求,开关电源技术推出了专为
    晶台光耦 2025-01-13 10:42 507浏览
  • 流量传感器是实现对燃气、废气、生活用水、污水、冷却液、石油等各种流体流量精准计量的关键手段。但随着工业自动化、数字化、智能化与低碳化进程的不断加速,采用传统机械式检测方式的流量传感器已不能满足当代流体计量行业对于测量精度、测量范围、使用寿命与维护成本等方面的精细需求。流量传感器的应用场景(部分)超声波流量传感器,是一种利用超声波技术测量流体流量的新型传感器,其主要通过发射超声波信号并接收反射回来的信号,根据超声波在流体中传播的时间、幅度或相位变化等参数,间接计算流体的流量,具有非侵入式测量、高精
    华普微HOPERF 2025-01-13 14:18 491浏览
  • ARMv8-A是ARM公司为满足新需求而重新设计的一个架构,是近20年来ARM架构变动最大的一次。以下是对ARMv8-A的详细介绍: 1. 背景介绍    ARM公司最初并未涉足PC市场,其产品主要针对功耗敏感的移动设备。     随着技术的发展和市场需求的变化,ARM开始扩展到企业设备、服务器等领域,这要求其架构能够支持更大的内存和更复杂的计算任务。 2. 架构特点    ARMv8-A引入了Execution State(执行状
    丙丁先生 2025-01-12 10:30 471浏览
  • 随着通信技术的迅速发展,现代通信设备需要更高效、可靠且紧凑的解决方案来应对日益复杂的系统。中国自主研发和制造的国产接口芯片,正逐渐成为通信设备(从5G基站到工业通信模块)中的重要基石。这些芯片凭借卓越性能、成本效益及灵活性,满足了现代通信基础设施的多样化需求。 1. 接口芯片在通信设备中的关键作用接口芯片作为数据交互的桥梁,是通信设备中不可或缺的核心组件。它们在设备内的各种子系统之间实现无缝数据传输,支持高速数据交换、协议转换和信号调节等功能。无论是5G基站中的数据处理,还是物联网网关
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:20 449浏览
  • 新年伊始,又到了对去年做总结,对今年做展望的时刻 不知道你在2024年初立的Flag都实现了吗? 2025年对自己又有什么新的期待呢? 2024年注定是不平凡的一年, 一年里我测评了50余块开发板, 写出了很多科普文章, 从一个小小的工作室成长为科工公司。 展望2025年, 中国香河英茂科工, 会继续深耕于,具身机器人、飞行器、物联网等方面的研发, 我觉得,要向未来学习未来, 未来是什么? 是掌握在孩子们生活中的发现,和精历, 把最好的技术带给孩子,
    丙丁先生 2025-01-11 11:35 463浏览
  • 数字隔离芯片是现代电气工程师在进行电路设计时所必须考虑的一种电子元件,主要用于保护低压控制电路中敏感电子设备的稳定运行与操作人员的人身安全。其不仅能隔离两个或多个高低压回路之间的电气联系,还能防止漏电流、共模噪声与浪涌等干扰信号的传播,有效增强电路间信号传输的抗干扰能力,同时提升电子系统的电磁兼容性与通信稳定性。容耦隔离芯片的典型应用原理图值得一提的是,在电子电路中引入隔离措施会带来传输延迟、功耗增加、成本增加与尺寸增加等问题,而数字隔离芯片的目标就是尽可能消除这些不利影响,同时满足安全法规的要
    华普微HOPERF 2025-01-15 09:48 83浏览
  • 01. 什么是过程能力分析?过程能力研究利用生产过程中初始一批产品的数据,预测制造过程是否能够稳定地生产符合规格的产品。可以把它想象成一种预测。通过历史数据的分析,推断未来是否可以依赖该工艺持续生产高质量产品。客户可能会要求将过程能力研究作为生产件批准程序 (PPAP) 的一部分。这是为了确保制造过程能够持续稳定地生产合格的产品。02. 基本概念在定义制造过程时,目标是确保生产的零件符合上下规格限 (USL 和 LSL)。过程能力衡量制造过程能多大程度上稳定地生产符合规格的产品。核心概念很简单:
    优思学院 2025-01-12 15:43 529浏览
  • 在不断发展的电子元件领域,继电器——作为切换电路的关键设备,正在经历前所未有的技术变革。固态继电器(SSR)和机械继电器之间的争论由来已久。然而,从未来发展的角度来看,固态继电器正逐渐占据上风。本文将从耐用性、速度和能效三个方面,全面剖析固态继电器为何更具优势,并探讨其在行业中的应用与发展趋势。1. 耐用性:经久耐用的设计机械继电器:机械继电器依靠物理触点完成电路切换。然而,随着时间的推移,这些触点因电弧、氧化和材料老化而逐渐磨损,导致其使用寿命有限。因此,它们更适合低频或对切换耐久性要求不高的
    腾恩科技-彭工 2025-01-10 16:15 103浏览
  • 随着全球向绿色能源转型的加速,对高效、可靠和环保元件的需求从未如此强烈。在这种背景下,国产固态继电器(SSR)在实现太阳能逆变器、风力涡轮机和储能系统等关键技术方面发挥着关键作用。本文探讨了绿色能源系统背景下中国固态继电器行业的前景,并强调了2025年的前景。 1.对绿色能源解决方案日益增长的需求绿色能源系统依靠先进的电源管理技术来最大限度地提高效率并最大限度地减少损失。固态继电器以其耐用性、快速开关速度和抗机械磨损而闻名,正日益成为传统机电继电器的首选。可再生能源(尤其是太阳能和风能
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:18 328浏览
  • 食物浪费已成为全球亟待解决的严峻挑战,并对环境和经济造成了重大影响。最新统计数据显示,全球高达三分之一的粮食在生产过程中损失或被无谓浪费,这不仅导致了资源消耗,还加剧了温室气体排放,并带来了巨大经济损失。全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(SIX:AMS)近日宣布,艾迈斯欧司朗基于AS7341多光谱传感器开发的创新应用来解决食物浪费这一全球性难题。其多光谱传感解决方案为农业与食品行业带来深远变革,该技术通过精确判定最佳收获时机,提升质量控制水平,并在整个供应链中有效减少浪费。 在2024
    艾迈斯欧司朗 2025-01-14 18:45 68浏览
  •   在信号处理过程中,由于信号的时域截断会导致频谱扩展泄露现象。那么导致频谱泄露发生的根本原因是什么?又该采取什么样的改善方法。本文以ADC性能指标的测试场景为例,探讨了对ADC的输出结果进行非周期截断所带来的影响及问题总结。 两个点   为了更好的分析或处理信号,实际应用时需要从频域而非时域的角度观察原信号。但物理意义上只能直接获取信号的时域信息,为了得到信号的频域信息需要利用傅里叶变换这个工具计算出原信号的频谱函数。但对于计算机来说实现这种计算需要面对两个问题: 1.
    TIAN301 2025-01-14 14:15 113浏览
  • PNT、GNSS、GPS均是卫星定位和导航相关领域中的常见缩写词,他们经常会被用到,且在很多情况下会被等同使用或替换使用。我们会把定位导航功能测试叫做PNT性能测试,也会叫做GNSS性能测试。我们会把定位导航终端叫做GNSS模块,也会叫做GPS模块。但是实际上他们之间是有一些重要的区别。伴随着技术发展与越发深入,我们有必要对这三个词汇做以清晰的区分。一、什么是GPS?GPS是Global Positioning System(全球定位系统)的缩写,它是美国建立的全球卫星定位导航系统,是GNSS概
    德思特测试测量 2025-01-13 15:42 498浏览
  • 根据Global Info Research(环洋市场咨询)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机电池和电源产值达到2834百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为10.1%。 无人机电池是为无人机提供动力并使其飞行的关键。无人机使用的电池类型因无人机的大小和型号而异。一些常见的无人机电池类型包括锂聚合物(LiPo)电池、锂离子电池和镍氢(NiMH)电池。锂聚合物电池是最常用的无人机电池类型,因为其能量密度高、设计轻巧。这些电池以输出功率大、飞行时间长而著称。不过,它们需要
    GIRtina 2025-01-13 10:49 198浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦