臺積電公佈最新技術進展！3nm明年量產，汽車、射頻晶片製程也升級

本週，臺積電舉辦了2021年技術研討會，分享其先進邏輯技術、特殊技術、3DFabric先進封裝與晶片堆疊等方面的最新進展，由於疫情尚未平復，臺積電依然沿用去年的線上模式舉辦這次論壇。

「數字化轉型為半導體行業開闢了一個充滿機遇的新世界，我們的全球技術研討會強調了我們增強和擴展技術組合的許多方法，以釋放客戶的創新，」臺積電CEO魏哲家在大會上說道。

5nm家族添新成員，解決汽車計算需求

臺積電將其領先的工藝節點分為三個產品家族：7nm、5nm和即將推出的3nn工藝節點，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節點並實現大規模量產後，在晶片製造領域超越競爭對手取得領先地位，到今天也還是如此。

迄今為止，臺積電7nm晶片出貨已超過10億顆，已經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點，7nm產能增速放緩，預計2021年產能僅增加14%，與曾經16nm工藝系列產能進展類似。與之對應的，目前代工廠主要專注於5nm和即將推出的3nm晶片產品。臺積電5nm工藝節點自2020年開始量產，為數以億計的SoC提供動力，一方面越來越多的公司設計更多5nm產品，另一方面臺積電擁有全球大約50%的EUV半導體裝置，因此臺積電5nm進展十分順利，更是在此次技術研討會上又添新成員——N5A。

臺積電官方介紹，N5A工藝旨在應對當今對計算能力需求不斷增加的汽車應用，例如支援AI輔助駕駛和座艙數字化，N5A將當今超級計算機中所使用的技術引入汽車，在滿足AEC-Q100 2 級以及其他汽車安全和質量標準的可靠性要求的同時，滿足N5的效能、功率和邏輯密度。

由於有臺積電汽車設計平臺的支援，N5A計劃於2022年第三季度上市。

3nm明年量產，5G射頻將升級到6nm

臺積電也透露了其4nm和3nm的最新進展。採用與N5幾乎近相同設計法則的4nm加強版在效能、功耗和集體管密度上均進一步提升，通過邏輯的光學微縮、標準單元庫的改進和設計規則的推動，N4的電晶體密度較N5提升6%。臺積電還聲稱，N4自2020年技術研討會上宣佈以來進展順利，預計2021年第三季度風險量產。

3nm方面，依靠業經驗證的FinFET電晶體架構，得以實現最佳效能、功耗和成本效益，與N5相比，臺積電N3效能提升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，同時成為世界上最先進的晶片製造技術。

擁有龐大市場的手機SoC製程的更新換代已不足為奇，如今5nm已經成為旗艦手機的標配，隨著臺積電3nm開始量產，可以預測各家手機廠商的旗艦手機SoC也將更新至3nm。不過射頻晶片沒有像手機SoC製程一樣頻繁升級，依然使用16nm左右製程，但這一局面可能會在未來有所改變。

與4G相比，5G智慧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，支援5G的晶片整合很多功能和元件，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、效能和麵積優勢帶到5G射頻（RF）和WiFi 6、WiFi 6E解決方案中，預計N6RF電晶體效能將比上一代16nm射頻技術高出16%以上。

此外，臺積電還稱，N6RF支援低於6GHz和毫米波頻段的5G射頻收發器，降低功耗和麵積，且不會影響為消費者提供的效能、功能和電池壽命臺積電N6RF還將增強WiFi 6/6E的效能和電源效率。

持續擴展3DFabric先進封裝

臺積電還公佈了其在先進封裝方面的最新進展。

在高效能運算應用領域，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，從而為小晶片和高頻寬記憶體整合提供更大的二維平面。此外，臺積電的SoIC-CoW預計今年完成N7對N7的驗證，並將於2022年在全新的全自動化晶圓廠中開始生產。

在移動應用領域，臺積電推出InFO_B解決方案，製造將強大的移動處理器整合在薄而緊湊的封裝中，效能增強、電源效率變高，並支援移動裝置製造商在鳳裝飾的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小晶片的首個應用，並稱通過與臺積電的密切合作，其3D小晶片技術比當前的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年底之前開始生產具有3D小晶片的高階計算產品。

z注，文中圖片源自臺積電

本文參考連線：雷鋒網雷鋒網雷鋒網

https://www.anandtech.com/show/16732/tsmc-manufacturing-update

https://pr.tsmc.com/english/news/2831