台积电展示最新路线图及全球超级晶圆厂制造细节

【蜂耘网   电子电工】在上周举行的欧洲技术研讨会上，台积电不仅展示了最新路线图，还透露了其全球超级晶圆厂制造计划的一些细节。

最新路线图

据外媒Anandtech报道，台积电表示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。

同时，值得一提的是，台积电计划在明年推出两种新工艺技术：N3X（3 纳米级，注重极限性能）和 N2（2 纳米级），这将为台积电带来更多的竞争优势。这两种工艺技术将在 2025 年下半年进入大批量制造 (HVM)。

N3X具有诸多优势，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%，或者将晶体管密度提高约相同频率下10%。此外，N3X 的最大电压为 1.2V，对于桌面或数据中心 GPU 等超高性能应用至关重要。

另一方面，N2是台积电首个采用全栅(GAA) 纳米片晶体管的生产节点，将极大地提升性能、功率和面积(PPA) 特性。相对于N3E，N3 的半导体可将其功耗降低25% - 30%，将其性能提高10% - 15%，并将晶体管密度提高15%。 N2 在功耗和晶体管密度方面具有巨大优势，但在性能方面，N3X 可能会与其竞争，尤其是在高电压下。在 2025 年下半年，N3X 可能成为台积电的最佳节点。

此外，明年，台积电还将推出两个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）。相比N2，N2P 的功耗有望降低 5% - 10%，性能有望提高 5% - 10%。与N2P 相比，A16 的功耗有望降低高达 20%，性能有望提高高达 10%，晶体管密度有望提高高达 10%。

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

全球工厂复制计划

目前，业界已充分认识到，大型跨国晶圆厂需具备一套流程来复制其设施。随着Gigafab规模的扩大，为了保持必要的生产量并避免由于必须重新调整晶圆厂而产生的季度瓶颈，芯片制造商需能够迅速将新的及更新的制造工艺应用到其他设施。

英特尔已因其实施的“精确复制”计划而闻名，该计划允许其全球各地的晶圆厂共享工艺配方，以提升产量并降低性能波动，这成为了英特尔的主要竞争优势之一。同样，随着台积电在全球范围内不断增设新产能，它也开始实施类似的计划，以便尽快提升其在日本和美国新建晶圆厂的产量和效率。值得一提的是，台积电的计划在某些方面甚至超越了英特尔，因为它更加注重可持续性和社会责任。

据悉，台积电实施了统一的晶圆厂管理，以确保全球范围内的超级晶圆厂能实现一致的运营效率和生产质量。同时，还在全球业务中致力于可持续发展，这涵盖了绿色制造、全球人才培育、供应链本地化以及履行社会责任。

谈到工艺技术的改进，主要有两种机制：持续工艺改进 (CPI) 以提高产量，以及统计过程控制 (SPC) 减少性能变化。 通过全球 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。

而台积电亚利桑那州的晶圆厂的布局以及流程控制系统都是从台湾直接复制的。

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，因此该代工厂以多快的速度将其Fab 23和Fab 21的良率提高到台湾水平仍有待观察。他们将于2024 年和2025 年开始运营，但随着全球 Gigafab 制造计划的到位，这很可能会迟早发生。

（蜂耘电子电工网   责任编辑：九言）