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    台积电限缩中国7奈米客户投片,CoWoS、HBM、AI训练将全封杀

    连于慧 2024/11/10

    台积电自2024年11月11日起,多数7奈米制程(包含7奈米)以下晶片将先暂停对中国客户投片,未来采取逐一审核取得美国商务部许可证的方式,来放行下单。该消息最早传出是停止所有中国7奈米以下客户的投片,因此被部分人解读为「假新闻」、「假消息」,事实上不算是停止投片,只是投片前先要先审查,再者也不是所有7奈米制程的客户都会被拒绝投片。这边想强调的是,很多最早期获得的消息细节,确实很难做到100%完全精准,但大方向没错,其实不应该以一句「假新闻」来评论或概括整个事件。
     



    先来谈谈中国7奈米制程被暂时叫停的起源,这肯定与华为找了白手套迂回绕道拿到台积电7奈米制程产能脱不了干系。美国最近气氛很诡异,包括商务部主动公开GlobalFoundries自首在3~4年前出货给黑名单上的中国公司而被罚50万美元,美众院中国特别委员会近期又发函给ASML、应用材料、东京威力科创TEL、科林研发Lam Research、KLA等半导体设备公司,要求提供中国客户清单和出货细节,更提到让中国购买制造晶片的设备,等同是帮助俄罗斯取得武器,并威胁台湾安全。
     



    看来在川普胜选确定再度入主白宫后,民主党拜登最后几个月任期的态度转为强硬,为的是不让川普上台后有太多把柄可以抨击,尤其是对中国的出口管制措施方面,接连爆发一连串的漏洞。
     



    台积电针对中国客户在7奈米制程以下暂停投片,采取先审查发许可证的方式进行,有些人说是美国商务部要求,也有人认为是台积电为了在此敏感期间能更精准把内控做好,主动执行该策略。根据我们掌握的消息指出,美国商务部的人上周确实在台湾拜会几家公司,当然重点是会晤台积电高层。因此,在此时传出台积电暂停中国客户部分7奈米制程投片,我们可以合理推测,与美国商务部或主动、或被动的要求脱不了干系。 (我们比较倾向认为是商务部主动提出的要求,或是美方要求中国客户7奈米以下全部禁止投片,但台积电提议可以从晶片条件来把关,而非是全部都禁止。)
     



    谈一谈台积电针对中国7奈米以下制程的客户,在投片前须先审批获得许可证,大概是有哪些限制?
     



    根据我们掌握的消息,不会是所有7奈米以下客户都不能在台积电投片。首先,手机等消费类的产品没有影响,不在这次的管制范围,这次主要是管制AI类产品。 AI晶片分为训练和推理,比较可能被严加控管的会是AI训练晶片,像是GPU等,这是美国首要管制的对象!
     



    AI推理晶片或许能逃过一劫,列入不受管制的名单范围,像是自动驾驶ADAS相关晶片会比较偏AI推理,主要是看到障碍物要做出判断,原则上不受限制,但也要个别晶片开发设计的细节和目的,以及是否为台面上被关注的公司,例如百度、腾讯、阿里巴巴等知名公司有机率会被特殊审核。
     



    业界传出的版本有4个标准来判断7奈米制程晶片,是否需要美国商务部的许可证:

    * 电晶体数目超过300

    * Die size超过300

    * 用HBM记忆体(HBM估计距离中国下一波出口管制名单真的不远了!)

    * 用CoWoS封装(所有CoWoS封装产能刚好可以留给老黄?)
     



    其实以上述四个晶片条件来看,AI训练晶片确实是四处碰壁。大数据AI训练晶片通常需要面积大、电晶体多、HBM用上来,估计之后的晶片都要经过许可证的发放。中国有四大云端平台:华为、百度、腾讯、阿里巴巴,其中华为本来就是被管制公司,但未来其他三家云公司在台积电开发晶片,可能都会被列为审核名单。
     



    台积电部分中国7奈米制程以下客户,未来投片需要许可证一事,会产生哪些后续影响?
     



    目前来看,美国想管控的范围是在AI技术上,更精准来讲是AI训练相关晶片,不会全部7奈米晶片都禁止。主要导火线当然是这次华为透过白手套获得台积电7奈米晶片,华为和其白手套的这次大胆操作,确实让中国许多需要先进制程技术的公司,都差点置于险境。
     



    后续带来的影响是,中国AI和GPU晶圆代工国产化的脚步会加速。其实,今年早先就传出中国官方鼓励采购国产化GPU取代Nvidia,中国有两家晶圆代工厂被点名为GPU生产基地:中芯国际和上海华力微电子。虽然产能有限、技术瓶颈待克服,但看起来这次的7nm以下许可证事件,会让很多中国IC设计公司都产生担心,即使是不在这次管制名单中的公司,估计也会想想未来备案。
     



    据了解,目前产能虽然有限但相对稳定的中芯国际,产能非常吃紧,未来会优先供货给三类公司:

    第一:华为(基本上在中国,华为已经自成一格成一大类公司)

    第二:CPU公司如海光、龙芯、飞腾等

    第三:GPU/AI公司如沐曦、天数智芯、燧原(另外两大GPU公司壁仞、摩尔线程都已上黑名单)
     



    中芯国际毕竟产能有限,业界认为除了早期采购的部份用来生产先进制程技术的半导体机台之外,应该也在同步与中国设备厂开发用于先进制程的半导体机台设备。经过这次,中国晶片国产化会加速且更彻底。拜登任期结束倒数计时,估计这几个月会密集对中国出招,以免等到川普上台后,有些出口管制的漏洞被他拿来说嘴,并用来作为检讨拜登政府之用。
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    台积电:今年AI服务器晶片贡献营收130亿美元,简直是疯狂!

    台积电这次法人说明会一如市场预期再度交出好成绩,听出来分析师实在是挑剔不出什么毛病,顶多是问问AI需求疯狂是不是泡沫? 还有反垄断问题、要不要买英特尔Foundry部门(果断拒绝),以下是台积电成绩单的几大亮点:
     



    1. 魏哲家在年初提到,预计2028年AI伺服器的营收占比会达20%,但根据最新统计,台积电2024年第三季AI伺服器的营收占比已经来到15%,显示整个AI市场的需求比预期疯狂许多。 (台积电的伺服器AI处理器定义为执行训练training和推论inference功能的 GPU、AI 加速器和CPU,不包含网路/边缘/终端装置 AI。) 以台积电2024年全年营收超过892亿美元来看,AI伺服器晶片贡献超过130亿美元。
     



    2. 有分析师询问:AI是不是泡沫? 魏哲家表示,所有客户需求都是真实的,而且才刚开始而已,会持续很多年。
     



    3. 针对分析师提到反垄断的疑虑,魏哲家表示,台积电上次法说提出foundry 2.0概念,认为整个晶圆代工市场要把IDM、wafer制造、封装、测试、光罩等全部算进来(把分母变大)后,台积电的全球晶圆代工市占率约30%。他强调:台积电确实很大,做得很好,但没有垄断问题。
     



    4. 英特尔计画分割晶圆代工制造部门,台积电会考虑买下吗? 魏哲家果断回答:不会,绝对不会! (他强调,该客户是非常好的客户,给了sizable business!)









    5. AI伺服器相关应用表现一支独秀,但昨天ASML才表示只有AI好,其他non-AI产品线仍在等待复苏。今天魏哲家对于non-AI产品的市况用了「stabilize」形容,可以解读为...有回稳迹象......应该是在用语也小心翼翼,不然又不小心帮其他公司办了法会! (毕竟现在所有non-AI产品都苦哈哈的...获利被单一公司吸干.......
     



    他也强调,虽然non-AI方面的PC和智慧型手机数量的成长仍处于低个位数,但以content来看,上面放了更多的AI晶片,从silicon area增加的角度来看是成长的。
     



    6. 展望下一个五年(从2025年算起),台积电的表现会否如上一个五年这么精彩? 魏哲家指出,这五年除了2023年以外,每年都有很好的成长,我只能说下一个五年会很健康,但目前没有长期的CAGR预测值可以分享。
     



    7. 台积电前三季营收达到631亿美元,预估第四季营收介于261亿~269亿美元,意即台积电2024年营收将超过892亿美元,营收年增率达到30%,超过之前宣布的年增25%。
     



    8. 第三季毛利率57.8%,比之前预估的53.5~55.5%还要高,更较第二季增加4.6个百分点,主要是受惠 3 奈米和5奈米制程的整体产能利用率提升。展望第四季,台积电预估毛利率57%~59%。
     



    9. 2024资本支出会微幅高于300亿美元,2025年资本支出再成长。台积电指出,每年的资本支出规划都基于未来几年的成长预测,且是基于长期的结构性市场需求。
     



    10. 2奈米制程的需求:许多客户对2奈米有兴趣,比3nm客户询问度还高,同时A16制程对AI伺服器晶片非常具有吸引力。
     



    11. 日前ASML提到有逻辑产业竞争激烈,某些晶圆代工业者的制程微缩成长速度放缓,让业者开始讨论台积电在采购设备和材料上的议价权bargaining power变强的问题。魏哲家解读:我不会用bargaining power这个词来形容,台积电和合作伙伴是work with them和working together。
     



    12. 美国亚利桑那州厂房:第一座晶圆厂于今年4月进入N4制程工程晶圆生产engineering wafer production,良率很好,这是非常重要的营运里程碑,第一座12吋晶圆厂将在2025年初开始量产,台积电有信心其品质和可靠度可以与台湾晶圆厂相同。亚利桑那州第二座晶圆厂计画于 2028 年开始生产,第三座晶圆厂将在2029年底进行生产。
     



    13. 日本熊本厂:第一座特殊制程技术晶圆厂已经完成了所有制程验证(process qualification),将于本季开始量产。熊本第二座特殊制程技术晶圆厂已经开始整地,兴建工程计画于 2025 年第一季开始,生产在消费性、汽车、工业和 HPC 相关应用的晶片,并预计于 2027 年底开始生产。
     



    14. 欧洲德国Dresden厂:今年 8 月举行动土典礼,这座晶圆厂将以汽车和工业应用为主,采用 12/16 奈米和 22/28 奈米制 程技术,计画于 2027 年底开始生产。
     



    15. 台积电对于海外厂的总看法:在今日破碎全球化环境下,包含台积电和所有其他的半导体制造业者在内,海外晶圆厂成本都更高。台积电会运用领先的制造技术和大规模制造基地的根本优势,成为最高效和最具成本效益的制造服务提供者。

     
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    不只芯片! AI服务器「主权」概念兴起,未来也要「在地化」生产

    连于慧 2024/10/8

    2024年是鸿海成立50周年,董事长刘扬伟在「鸿海科技日」(HHTD24)媒体联访时表示,未来AI服务器的生产制造趋势会走向「主权服务器」( Sovereignty Server),也就是在地化生产,个别国家都会想拥有AI服务器的控制权,AI服务器用于哪一个国家,就要在那个地方生产制造。


    这样的概念类似「主权AI」(Sovereignty AI),倡导特定政府或组织对于AI技术和相关资料具有控制权。当今的半导体芯片产业也是类似情况,自从COVID疫情发生导致晶片「断链」,加上中美科技战,全球半导体生产走向「local for local」的操作方式,美国、日本、德国、中国都要建立自己属于自己国家的半导体供应链。
     



    刘扬伟进一步解释,因为AI服务器上的AI软体和资讯,往往会和个别国家的安全资讯机密相关,因此AI服务器供应链也开始推动在地化生产。



    近期有关Nvidia的新世代Blackwell系列GPU传出很多生产上的问题,恐影响资料中心客户的交货时程。刘扬伟认为,鸿海对于整体供应链的掌握度十分高,AI服务器具有垂直整合优势,因此对于外面这些传言没什么感觉。


    关于Nvidia的GB200系列AI服务器,鸿海会是全球第一个出货的供应商。刘扬伟指出,鸿海对于AI服务器的自制能力很高,除了GPU和CPU之外,其他80%~90%的零组件包括模组、板卡、机柜、交换机到AI资料中心等等,都可以自己掌握、生产、出货,成为第一个量产出货搭载超级晶片的AI服务器供应商。
     



    另外,刘扬伟也指出,市场对于AI服务器仍旧是非常「疯狂」,集团已经在墨西哥建设一个「非常巨大」的AI服务器工厂,符合未来「主权服务器」概念下的在地化生产趋势。预计墨西哥的巨型工厂和AI服务器产能,将主要服务北美的资料中心客户。


    在科技日HHTD24中,鸿海也心亮相电动MPV的MODEL D,以及小型巴士MODEL U。
     



    Model D是首款电动正7人座MPV,搭载最新平台,并配备主动式悬吊系统、后轴转向系统,回转半径只要5.5公尺。同时具有800V电能架构,充电10分钟即可跑350公里,动力部分则有250匹单马达后驱、440匹双马达4驱选择,最大续航力可达800公里。





    Model U是小型巴士,则是专为狭窄城市巷道及偏远地区而设计的「中型电动巴士」,搭载先进的电子控制系统和ADAS系统,使驾驶体验更加安全和舒适。与此同时,优化车体结构和空气动力学设计,实现了较长的续航力。
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    AI浪潮助推,台积电与韩国从敌人变盟友,HBM江山分杯羹,三星非常着急

    过去曾是张忠谋口中的两只「700磅大猩猩」的英特尔与三星,前者在COMPUTEX期间CEO积极巡摊位与下游OEM厂搏感情; 另一家三星则是SEMICON Taiwan期间,与台积电高层坐在台上华山论剑谈AI,两家公司高层中间还特别隔着一个Google代表,微妙的距离看上去是「友达以上,合作未满」!
     





    在「AI晶片世纪对谈」中,作为论坛主持人的日月光执行长吴田玉话锋犀利指出:你们看这AI商机多大、多美好,迫使我们得跟韩国的朋友(指同在台上的三星)来讨论AI这个议题。话一说完还不忘问台积电共同营运长米玉杰「我这样说有太超过吗?」
     



    他也不断抛出同一个议题让大家思考:今日我们对AI的投资如此巨大,包括三星、SK海力士、台积电在硬体制造上高度资本密集的投入,还有先进封装、设备材料行业极力往前冲,但最大的受益者却是美国,且前方回收之日十分漫长。
     





    三星记忆体业务副总李祯培Jung-bae Lee认为,现在只是投资播种期而已,呼吁要有耐心。
     





    确实,在AI时代已经明显落后的三星,不但需要展现耐心极力追赶,更对劲敌台积电努力抛出橄榄枝。其实,就算三星想选择「躺平」...大客户Nvidia也绝对不会允许!
     





    只是,进入HBM4技术世代后,三星面临的压力会比以往更巨大,因为要面临记忆体和逻辑两大劲敌SK海力士和台积电的携手合作。








    从HBM4技术开始,记忆体与逻辑之间的边界开始被打破,台积电更是直接崭露跨足记忆体的雄心,与SK海力士宣布合作共同开发HBM4记忆体,将于2026年正式量产。
     





    在HBM领域已经落后的三星,眼看SK海力士和台积电合作,心中着急自是不言而喻,在SEMICON TAIWAN 2024中,三星表示,HBM4合作将不限于自家晶圆代工厂,对台积电挥手的意图十分明显。
     





    翻开台积电的历史,身为半导体常胜军的张忠谋,DRAM一直是他的魔咒。台积电在1994年主导成立世界先进做DRAM,却在2000年之后宣布退出,从此专注在逻辑制程领域,不碰记忆体。
     





    没想到在20年后,AI这股飓风让台积电顺理成章打开记忆体大门,更与一向是对立面的韩国,并肩作战成为技术盟友!
     





    为什么HBM会需要台积电逻辑制程技术的帮助?
     





    HBM的架构是将DRAM晶片堆叠在Base Die(基础裸晶)之上,再用矽穿孔TSV技术结合,之前HBM的Base Die是用DRAM制程做,但从HBM4开始,考虑到需要更强大的运算功能和传输速度加快,HBM的Base Die需要改成用由先进逻辑制程生产。而SK海力士没有逻辑先进制程,因此需要与台积电合作,预计双方合作的HBM4产品会用到台积电的5奈米制程。
     





    李祯培在「AI晶片世纪对谈」论坛中也指出,为了打破限制,HBM必须加入逻辑处理的技术,提供客制化HBM,现在三星HBM4的Base Die已经交给晶圆代工厂。
     





    他更强调,HBM4技术世代后,记忆体业者、晶圆代工厂、客户三方之间的合作越将更为紧密,而三星本身有记忆体、晶圆代工等业务,可满足客户一条龙式生产服务。再者,三星记忆体已准备好Base Die的IP解决方案,可以提供给客户自行设计,保持代工服务弹性,因此未来合作并不限于三星自己的晶圆代工厂。
     





    SK海力士社长金柱善(Justin Kim)也出席了大师论坛,表示2024年以来已经来台湾十次了! 至于为何而来,台下听众皆是会心一笑。
     





    SK海力士与三星一同出席SEMICON TAIWAN 2024举办的大师论坛,是这两家韩系记忆体厂首次在台湾同台竞技,目的都是拉拢台湾的半导体产业供应链。
     





    这要感谢AI时代,把台湾产业链的重要性提升到另一个高度与层次,让台湾成功掌握PC、智慧型手机时代后,又站在AI时代的浪潮顶峰!
     





    金柱善表示,台湾和南韩之间要密切合作,能彰显高度价值,不仅是对眼前业务有利,也是为了因应解决前方挑战而共同努力。
     





    他也表示,SK海力士在HBM领域享有最高的全球市占率,HBM3E是市面上最具主导地位的产品,预计9月就会推出12层堆叠的HBM3E产品,应用在AI伺服器上。同时,SK海力士的HBM4也在研发中,将配合客户量产时程,在结合自己HBM技术和台积电的先进制程代工,将会诞生无与伦比的产品。
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    AI和先进封装引爆硅光子商机,台湾硅光子产业联盟成立

    SEMICON Taiwan 2024年活动首日宣布,台湾硅光子产业联盟SEMI Silicon Photonics Industry Alliance(SiPhIA)正式成立,台积电与日月光为该联盟的倡议人,在经济部指导下,由台积电副总经徐国晋担任召集人,从IC设计、制造封装、应用模组至终端产品和研究机构,包括工研院、波若威、上诠、鸿海、联发科、广达、世界先进、友达、辛耘、旺矽、颖崴等30家半导体企业共同参与,建构台湾硅光子生态圈。



    当前生成式AI大行其道,改变人类生活方式,更呼应昨天日月光执行长吴田玉所言,AI影响不单是在生活层面,甚至是金融、资讯、国防等攸关未来国家的竞争力。因此,政府也非常重视这次成立的硅光子产业联盟,希望能成为台湾半导体技术转型关键,培育更多半导体优秀人才。
     



    经济部产业发展署长杨志清表示,台湾向来是全球半导体产业的资优生,为全球公认的半导体科技聚落,随着AI浪潮在全球遍地开花,硅光子更是未来半导体产业最炙手可热的技术,经济部将协助台湾厂商稳固这波制造生产AI晶片及AI服務器的机会,让台湾继续引领全球半导体的发展。
     



    硅光子在红什么?
     



    AI时代讲的就是算力,但是算力增加的同时,代表热能也会增加。因此,做出一颗AI晶片的关键,不是把性能做高就好了,更重要的是如何把散热做好,以及如何降低能耗,这才是整个半导体产业技术走向的关键。
     





    在此背景下,大家发现硅光子能达到上述目的:用光来取代部分的电做传输,可以有效降低能耗。
     



    硅光子是在传递讯号过程中,利用「光子」取代大部分的「电子」讯号,就是看中光子的速度比电子快,且不容易产生热能,可以达到更棒的讯号传输效果。
     



    硅光子其实有非常多的技术派别,台积电看好的CPO(Co-Packaged Optics)技术,是将光收发器等光学元件和CPU、GPU或通讯晶片等,以先进封装方式整合在一起。
     



    SEMI预估,2030年全球硅光子半导体市场规模将达到78.6 亿美元,CAGR达 25.7%。 SEMI全球行销长暨台湾区总裁曹世纶表示,硅光子作为突破摩尔定律所面临瓶颈的关键技术,SEMI率先在台湾成立硅光晶片发展联盟,在台积电和日月光带领下,台湾半导体产业在硅光子领域能占据领跑者优势。
     



    除了台湾串连上下游半导体供应链攻硅光子商机,许多国际大厂早已经大举投入开发,像是英特尔是最高实现硅光子商业化应用的企业,IBM也投入硅光子超过20年,博通在CPO技术上也实非强势,未来在大型资料中心将采用CPO产品。
     



    另外,Nvidia也希望将硅光子导入GPU运算中,取代电子传输线路,可以将运算速度带到另一个层次。
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    日月光吴田玉:硬件卡住AI发展,呼吁「单一公司」分享资源

    SEMICON Taiwan 2024即将开展,今年SEMICON Taiwan的大师论坛中,三星和SK海力士两大记忆体厂首度同台,成为该展览一大亮点。日月光执行长吴田玉在今日展前记者会中表示,眼前的半导体产业是他从业40年以来,第一次看到硬件居然会成为新机会的瓶颈,不管硬体做再太快,软体都马上可以全部用光光,目前这情况虽然只发生在AI云端,但一叶知秋,显见未来在发展边缘运算、机器人的路上,都需在各种技术层面努力突破。
     





    吴田玉指出,在新冠疫情期间,半导体产业第一次被推上全世界的第一线,当时台湾只是配角。这次AI浪潮不一样,台湾制造业被推到全世界舞台的第一线。
     





    他更指出,现在全世界的AI客人会根据自己的想法,把所有压力集中在台湾的少数公司,希望能在最短时间内获得最大利益,当全世界在舞台上竞争,而你就是那个瓶颈的时候,我们得到的好处和机会是什么?
     





    随后吴田玉又表示,今天AI的问题不是单一封装、晶片、系统厂商能解决,过去把晶片做好就能解决80%问题的时代已经过了,现在应该是全产业的人合作,半导体人应该要让全世界的好朋友聚在一起分享资源,在最短时间抓到比较正确的方向,用团队的力量弥补单一公司资源和时间的不足。
     





    他的言下之意,难道是在呼吁台积电应该要分享一下独步全球的AI硬件芯片CoWoS先进封装的技术或是订单?
     





    国际半导体产业协会(SEMI)研究资深总监曾瑞榆对全球半导体市场发展趋势也有详尽解析,以下是几个重点:
     





     • 2024年的半导体营收每一季和去年同前比较都成长超过20%,细究原因:除了库存回补,主要反映两大驱动力:AI和记忆体产业的复苏。
     



     • 2024年如果不算记忆体,半导体营收成长只有10%,假使再拿掉AI应用贡献,那2024年半导体营收成长则只有3%。
     



     • 2024年半导体产业成长高度依赖AI和记忆体,展望2025年,无论是通讯、电脑、工业、车用等领域预计都会复苏。尤其是目前需求最弱的车用和工业用领域,到了2025年上半库存会到新低点,2025年可望有回补库存机会。
     



    • 中国在2023年下半~2024年上半,对于半导体设备的投资高速成长,细究背后原因:建构自己成熟制程的国产化供应链产能,以及担心未来有更强烈的出口管制制裁,因此提前购买非常多的半导体设备。
     



     • 半导体设备投资军备竞赛,各国大举投入下是否会造成产能共过于求? 从资本密集度(半导体销售/设备投资)来观察,根据过去30年经验,全球半导体的资本密集度平均约在15%,但2023年居然达到20%,一旦资本密集度接近20%时,根据经验确实有可能有供过于求发生。但这次各国的高度资本投资,并非反应正常市场供需,而是地缘政治下,各国对于半导体设备和产业链建置的军备竞赛。
     



     • 封装与测试产业在经历两年下滑后,2024年测试产业会有7%成长,封装有10%成长,而这两个产业在2025年都会有超过20~~30%成长。
     



     • DRAM方面,2024年和2025年有大幅度成长,尤其2025年DRAM投资会达到190亿美元近年高点,关键原因是记忆体大厂对于HBM投资。
     



     • NAND Flash方面,2023年和2024年维持低档的投资,2024年甚至比2023年还低一点,因为2023年有来自中国的投资,但2024年变少。展望2025年,预计NAND Flash投资会恢复,但主要并非新产能,而是制程微缩。 2024年NAND Flash产业最大课题是把产能利用率拉高,把之前减产的复产,未来重点会是把3D NAND的层数拉高,终端主要的驱动力是企业级SSD带动。
     



     • 12吋晶圆设备投资:

    2023年~2024年:成熟制程投资带动。



    2025年~2027年:预计会有连续三年高速成长,2025年12吋设备投资更上看1200亿美元,2026和2027年投资会分别超过1400亿美元。
     





     • 浅谈一下各区域半导体厂的投资:

    中国:2024年半导体投资金额高达500亿美元,这完全创下单一区域半导体投资的历史新纪录。不过,中国高速投资半导体的脚步,预计到2027年会恢复正常水准,预估当年度的投资金额会降到350亿美元。
     





    除了中国之外,到2017年无论是韩国、台湾、日本、欧洲、美国、东南亚的半导体投资金额都是上升。
     





    美国:到了2027年,美国在晶圆厂上的投资会到与台湾、韩国并驾齐驱,都有超过300亿美元水准,以CARG来看,2023~2027年达到22%。
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    台积电张晓强:摩尔定律是否已失效? I don’t care!

    台积电全球业务及海外营运办公室资深副总暨副共同营运长张晓强接受TechTechPotato YouTube频道接专访中谈到关于摩尔定律、CoWoS、A16制程技术的看法,以下是部份内容整理:

    很多人说摩尔定律已经失效,台积电怎么看?

    我不在乎。只要我们能够继续推动技术进步,我不在乎摩尔定律是否有效。

    许多人只是基于平面微缩two-dimensional scaling对摩尔定律进行了狭隘的定义,事实上已不是如此。看行业内许多创新可知道,我们仍在继续寻找不同的方法,将更多功能和更多能力整合到更小的外形尺寸。我们继续实现更高性能和低耗电。因此,从这个角度而言,我认为摩尔定律或技术微缩的步伐持续。我们将持推动产业向前发展。

    有收到过来自客户的令人惊奇的要求吗?

    不会。我们与客户密切合作,同时保持开放,确保客户选择正确的技术。请记住,我们是晶圆代工业务,目标是帮助客户实现成功的产品。我的老板常常告诉我:“我们是晶圆代工业务,要与客户共同努力以取得成功,但有一个顺序,客户必须先成功,然后我们才能成功。”

    Nvidia、AMD、英特尔对CoWoS需求量都很大,目前台积电扩产的进展如何?

    对我们来说,CoWoS 是 AI 加速器的主力。你可以看到目前所有的大型 AI 加速器设计,几乎都是基于台积电 N5 或 N4 技术加上 CoWoS为主。

    我们正在迅速扩大 CoWoS 产能,复合年增长率远高于60%。这个数字非常高,但仍在继续增长,我们与客户密切合作,确保满足他们最关键的需求。

    上述是指CoWoS产能,同时我们也在扩大自身CoWoS的能力。

    目前最先进的AI加速器,CoWoS 中介层尺寸大约是光罩尺寸的3倍,而光罩尺寸约为800 平方毫米,这提供了集成全光罩尺寸SoC,以及最多8个HBM堆叠的能力。但在两年后,我们将能够将中介层尺寸扩大到光罩尺寸的 4.5 倍,让我们的客户整合最多12个HBM堆叠。往前看,我们的研发团队已经开始将 CoWoS 中介层尺寸扩大到光罩尺寸的 7 倍或 8 倍。

    12个HBM堆叠够吗?大家想要更多!

    台积电也宣布了另一项创新的系统级整合技术:晶圆系统 (SoW)。你想,晶圆加工设备所能制造的最大尺寸是单一300 毫米晶圆,因此我们将晶圆作为基础层,并将所有逻辑和高频宽DRAM 整合在一起,以整合整个晶圆区域。因此,如果你使用 CoWoS 术语来衡量,中介层尺寸的「X」数是 40 倍,非常庞大。这就是我们为客户提供的服务,以继续整合更多运算功能和更多记忆体频宽,满足未来AI需求。

    A16制程技术和全新Super Power Rail 技术,带来哪些创新?

    A16 是一项重大的技术改进,采用奈米片电晶体,是业界领先且最先进的电晶体架构,特别适合HPC 和 AI 应用。

    同时,我们也增加创新的背面供电设计,这样的设计可以让客户将电源布线从正面移到背面,进而腾出空间来提高效能,同时改善电源。

    我们的方法与传统的 BSPDN 设计非常不同,在传统的背面电源轨中,你只需钻孔即可将背面金属连接到正面金属,但这样做会占用空间,并且必须扩大库单元的占用空间。在我们的设计中,采用了非常创新的方法,将触点或电晶体、电晶体的源极移到背面,而不会改变库单元的占用空间。 。

    为了实现这一目标,是否会让传统的制造步骤会有些混乱?

    是的。但我不想讨论特定的流程步骤,我们的研发团队不会很高兴听到这样的讨论。

    这样就像三明治设计:电晶体、讯号和电源,肯定会增加很多制造成本吧?

    这是肯定的,但如果你看密度、功率和效能的优势,我认为它的价值远超过成本。这对HPC和AI尤其重要,因为节能运算是关键驱动因素。

    是否选择使用A16制程技术,也必须要采用超级电轨Super Power Rail)这种背面供电的设计?

    A16制程本身定义就拥有超级电源轨,但我们也提供了技术选项,让我们的客户可以继续利用现有的设计资料,而不必使用背面供电。例如,在电源布线较不密集的行动应用中,您不必使用背面供电。

    台积电得A16制程会在什么时候推出呢?

    我们的目标是在 2026 年下半年为主要客户投入 A16 生产,从台湾开始生产。

    关于导入ASML新一代高数值孔径EUV设备,台积电怎么想的?

    回顾一下,台积电是业界第一个将EUV引入大量生产的公司,就EUV的生产使用和生产效率而言,我们今天仍然处于领导地位。我认为我们的研发团队将继续研究新的 EUV 功能,显然包括高数值孔径high-NA EUV,有很多考虑因素,像是可扩充性和成本等。
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    高通AI PC首战未能叫好又叫座,英特尔开始被期待?

    高通为AI PC敲锣打鼓了一年,更是强力主打口号“PC正在重生”,试图将AI PC的气势炒到最高点。只是,近期不少评测报告都反应AI PC有游戏功能跑不动、无法执行部分软体的问题,演变成高通+微软打头阵的AI PC大戏,后续恐有叫好不叫座的隐忧。
     





    过去数十年来,PC的运作都是微软Windows+英特尔x86处理器的组合。 1990年代起,「Intel Inside」更是所有PC和NB的正字标记,标志着英特尔的光辉岁月。但这次的AI PC时代揭幕,打头阵的处理器居然不是英特尔,而是「Arm Inside」的高通处理器晶片。
     





    「Arm Inside」的处理器在PC领域中蚕食鲸吞,关键里程碑应该算是2020年苹果推出M1,宣布放弃用了20年的英特尔架构,成功采用自研的Arm架构处理器,成为全球第一家PC产品而不用依赖英特尔或是AMD的公司,更让全球的晶片开发商更积极探索Arm架构应用在PC的可行性。
     





    然而,这次AI PC大戏登场后,意外地市场居然又开始期待起英特尔了,这是怎么回事?
     





    随着各品牌的AI PC在市场上开卖后,很多评测主都纷纷发现采用高通Arm架构的Snapdragon处理器的AI PC,居然无法执行游戏和部分程式,暴露出Windows on Arm的最大缺点是软体相容性问题。
     





    不得不说,苹果M1舍弃英特尔而采用Arm架构处理器,不是Arm有多厉害,是苹果够强大。同样是采用Arm架构,这次高通领衔主演的Windows on Arm不像苹果这么强运,而是又再一次遇到困难。
     





    Windows on Arm始终面临开发者工具的兼容、开源环境等问题,当然有人把问题核心指微软,认为微软的开发者工具链一向不友善Arm,而开发者在Windows on Arm的体验性不佳,导致对x86的黏着度更高,变成一个彼此责怪的负循环。
     





    此前,英特尔曾公开表示,Arm以模拟方式支援PC软体,但使用者的体感仍与x86平台差距甚远,会持续凸显英特尔耕耘长久的生态链价值。
     





    回过头来,也可以说苹果自己研发的Arm架构处理器会如此成功,是因为是跑自家OS系统,毕竟苹果也无法甩锅给微软。
     





    采用高通处理器的AI PC当然也有很多优点,第一是省电续航的表现力非常出色,可以维持一整天时间。二是可以在离线状态下也可以使用大型语言模型(LLM)功能。基本上只要不跑太复杂的软体,不会出什么太大问题。简而言之,Windows on Arm处理器阵营的AI PC最大卖点是省电、续航,其他软硬体的问题先暂时不要要求太高。
     





    对比AI PC正式发布之前的雄心勃勃,高通的首波并未如预期收割各种溢美之词,但这只是高通进军PC的第一步,还有进步空间是正常的。
     





    外传,微软和高通的AI PC的独家合作协议到2024年底,2025年联发科和Nvidia合作开发Windows on Arm处理器会接着问世,接棒炒热Windows on Arm处理器,更进一步挑战x86架构CPU地位,而英特尔领衔主演的x86版本AI PC即将第三季上市。 AI PC确实让PC重生,对Arm、英特尔,甚至是对高通、联发科这些传统手机晶片的玩家,未来都是重要战场,而最大赢者可以是消费者,大家可以多看看、多比较,然后做出最棒的购物选择!

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    「面子」让给黄仁勋,高通赚「里子」就盆满钵满

    COMPUTEX 2024最大赢家是谁? 教你「一个COMPUTEX,各自解读」的秒招。
     





    Nvidia黄仁勋:这还用说,不是我是谁!连续两周全台湾媒体从早到晚都跟着我,还有热情的女粉丝挺胸而出要签名,苹果库克有这种待遇吗?
     





    英特尔基辛格:做人要以德服人,怎么可以用「吃」服人!你看大家都椰榆我,每一家都说CPU性能比我好,我有翻脸吗? 我还不是陪笑脸到处签名拍照!论胸襟,我才是真正的大赢家!
     





    高通艾蒙:我就问一句,现在上市的AI PC哪一家不是用高通,有谁用x86? 我不是最大赢家,谁是最大赢家!



    (以上均为人工设计告白)
     





    这次COMPUTEX最大卖点就是AI PC,2024年下半卖得好不好还不知道,但所有品牌PC厂第一波都是用高通的解决方案,说高通是赢了「里子」的最大受益者,是一点也不为过。
     





    高通总裁暨执行长艾蒙Cristiano Amon穿上他每次在夏威夷峰会都会穿,且印有高通Snapdragon红色大LOGO的招牌小白鞋,迎战COMPUTEX 2024高喊:「The PC Reborn!」
     





    在智慧型手机、PC、车用,大家对高通的处理器平台骁龙(Snapdragon)都不陌生,「X Elite」是高通在骁龙平台架构下,推出全球第一颗能支援微软Copilot+算力需求的AI PC处理器平台。
     





    高通指出,搭载骁龙XElite系统的Windows笔电,电池续航力将是传统PC的两倍长,在运作部分AI功能时,耗能效率更提高超过100倍,且高通的骁龙X和微软CoPilot+将进入「所有的PC形式」,合作伙伴包括宏碁、华硕、戴尔、惠普、三星、联想。
     





    过去PC上的处理器一向是英特尔、AMD、苹果M系列晶片独大,高通的优势在智慧手机上,但为何微软在进军AI PC领域时,会率先选择与高通合作,而不是循过去Wintel(微软Windows+英特尔Intel)的路线?
     





    在CPU中加入NPU(神经处理单元),是在PC中实现AI效能的路径,非常适合运行大型语言模型和复杂的演算法。高通成功实现了透过全新打造的NPU带给AI PC更好的性能,功耗表现也更优异。
     





    在性能方面,比苹果M3高出2.6倍、比英特尔的Core Ultra 7高出5.4倍。在CPU上,Snapdragon X Elite在相同ISO功率下提供51%更快效能,CPU达到相同峰值效能时功耗较竞品低65%。
     





    根据微软对于AI PC定义,NPU须具备40 TOPS的算力,16GB记忆体、256GB SSD等硬体标准,加上可存取最先进AI模型且具备全天电池续航力。
     





    艾蒙讲得更直接:搭载x86架构是「昨日的电脑」,内建高通处理器的AI PC才是「明日的电脑」。
     





    难怪在这次COMPUTEX期间,高通在捷运广告看板、捷运车厢扑天盖地做足宣传广告高喊「The PC Reborn」,高通确实是AI PC硬体上的最大赢家!

     
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    英特尔卸下「傲慢」固桩AI供应链,CEO基辛格还真不容易

    Computex 2024特别热闹,火药味也十分浓厚。 AMD和高通轮番上场直球对决自己的CPU优于英特尔,Nvidia黄仁勋是绝对的GPU宣道者,更不用说还有Arm和联发科、Nvidia的强大结盟。
     



    英特尔执行长基辛格(Pat Gelsinger)在Computex 2024开幕主题演讲中大力反击Nvidia指出,不认同黄仁勋一直让你们所想信的(传统处理器在AI时代已失去动力)观点,摩尔定律(Moore's Law )明明还活得好好的!
     



    基辛格强调,英特尔作为PC晶片的领导厂商,依然对AI普及有重要的影响力,现在的AI风潮就像25年前的网际网路时代初临,潜力十分巨大,是推动半导体产业规模在2030年前达到达1兆美元的最大推动力。
     



    他更强调,英特尔从半导体制造到PC、网路、边缘运算和资料中心等领域都有全面布局,最新推出的Xeon、Gaudi和Core Ultra平台,更可以结合英特尔的硬体和软体生态系,提供适合的解决方案,协助合作伙伴抢攻未来庞大的商机。
     



    不仅如此,基辛格这次来台参加COMPUTEX,更是频频对台湾公开「示爱」表示,英特尔与台湾合作伙伴深耕39年,「 IT」是Intel +Taiwan,还表示感谢台积电的先进技术助攻,让英特尔的Lunar Lake成为AI PC重头戏。 彻底改头换面一改过去常常把台湾很危险、对台积电不太友善的言论挂在嘴边。他身段放得极低,COMPUTEX期间还去合作伙伴的摊位站台、签名。
     



    虽然在COMPUTEX上,大家都喜欢拿英特尔开玩笑,拿英特尔的CPU来彰显自家性能,但不得不说,基辛格肚量很大,想想英特尔是一家多么骄傲的公司,连台积电创办人张忠谋都曾这样形容基辛格「有点不客气,对台积电也很不客气!」


    在英特尔的官方网站上对自己公司文化的描述是:「我们的目标是打造改变世界的技术,以改善全人类的生活。」基辛格更曾公开表示,英特尔过去给客户「傲慢」的感觉,现在英特尔要好好找回「Grovian」葛洛夫式文化和「Tick-Tock」(产品以制程微缩和处理器架构更新方式交替)的节奏性。






    今年56岁的英特尔,曾经是全球半导体龙头、最伟大的企业之一,骄傲是其来有自。但为什么基辛格这次的台湾行,会出现这么大的转变?
     



    因为他很清楚,只有台湾在全世界拥有完整的AI硬体产业供应链,加上台积电的半导体先进制程技术更是能帮助英特尔重返荣耀的唯一路径,没有第二个法子。
     



    英特尔最新的处理器Lunar Lake原本是要采用自己的 20A 节点半导体技术,后来却是以台积电3nm制程N3B制造。这背后代表的最大意义在于,Lunar Lake是英特尔第一次把最高阶x86核心处理器给委外生产,在此之前,最核心的x86处理器都是英特尔自己生产。
     



    台积电与英特尔过去曾合作低阶Atom处理器。英特尔上一代Meteor Lake还是采用自己的Intel 4制程,加上台积电5nm制程的绘图晶片块(GFX tile)、台积电6nm的系统晶片块(SoC tile)及输出入晶片块(IOE tile)。
     



    英特尔接下来针对DT和电竞的NBArrow Lake平台,会采用自己的20A制程? 还是台积电3nm制程? 传出可能混用,部分自己的Intel 20A,部分由台积电3nm制程代工。
     



    基辛格在COMPUTEX主题演讲中也在台上展示了Panther Lake晶圆。英特尔将会在2025年推出Panther Lake,将是第一次采用英特尔自己的18A节点。
     



    同时,对于众多竞争对手为了抢占AI PC大饼,纷纷将枪口对准英特尔之际,公司也强调,英特尔2024年第一季度交付的AI PC处理器数量,已超过所有竞争对手的总出货量。即将推出的Lunar Lake处理器,将为来自20家OEM厂商、超过80款不同型号的AI PC提供强大运算效能。英特尔也预计在今年出货超过4,000万个Core Ultra处理器,进一步巩固其在AI PC领域的领先地位。
     



    英特尔更以共同创办人之一Gordon Moore曾说:「所有已完成的事都能够被超越」来宣示英特尔对AI未来发展蓝图和技术布局的决心。
     



    重返英特尔至今满三年的基辛格,重建英特尔之路每一步都如履薄冰。从初期的自信满满,对台湾、台积电都炮火猛烈,三年后的今天,不但在全球布局上与联电建立起合作关系,基辛格这次来台湾更是把身段放得极低,热情拥抱台湾与供应链,更是公开赞美台积电。无论如何,还是要给予放下「傲慢」的基辛格一点掌声。
     



    基辛格曾经在回锅出任英特尔CEO时兴奋说道:「今天我在这里从事我梦想的工作,心中兴奋之情犹如我18 岁第一次走进英特尔。」 不知道今日的基辛格,是否仍保有回锅英特尔第一天时的兴奋之情。

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    慧荣苟嘉章:AI带动服务器强大需求,NAND Flash价格下半年续涨

    要说AI拯救全世界是一点也不为过! 2022年底OpenAI刮起的炫风,到2024年都还是热腾腾的巨大商机。 NAND Flash控制晶片大厂慧荣SMI总经理苟嘉章指出,Nvidia囊括AI领域90%市占,其霸主地位在未来3~5年内都很难被撼动,且未来AI算力从云端会逐渐下放 到边缘端,对存储产业而言会是史上难得一见机会!
     
    即将登场的COMPUTEX 2024也是宛如全球科技界的AI盛会,不但服务器和资料中心继续火热,更有AI PC、生成式AI手机题材要开始发酵,AI几乎拯救了全世界的科技产业!
     
    苟嘉章也认为,受惠资料中心对于NAND Flash的需求旺,虽然现货通路端买气不佳,但资料中心的需求非常强劲,需要的存储容量从原本4~8TB增加到32TB,估计NAND价格涨 到2024年下半年没问题,一直到2025年上半年目前都没看到败象。

    从供给端来看,苟嘉章也分析,NAND Flash原厂2024年才刚刚转亏为盈,开始赚钱而已,恢复正常生产会循序渐进,且不会躁进马上扩建新晶圆厂,大家有志一同以 利润为优先,先把亏的钱赚回来再说。
     
    SK海力士第一季毛利率39%,美光20%,据了解,至少要等这些NAND Flash原厂的毛利率连续数季站稳40%以上,才会考虑增加新产能,至少今年都会是NAND Flash存储产业的甜蜜年。

    存储产业在供给端的另一个观察是各大厂的军备竞赛都集中在DRAM HBM记忆体。 最近才传出三星的HBM3过热,没通过Nvidia测试,三星要取代SK海力士成为HBM龙头的梦想,只能再等等,日前三星才宣布半导体负责人换帅,就是因为AI进度落后之故。
     
    业界透露,其实SK海力士现在的HBM技术团队,其实当初是从三星过去的,三星现在应该是悔不当初。 事实上,三星这几年在Foundrr和Memory两大关键版图上都狂掉队很明显,这与接班人李在镕2017年入狱有很大关系。 这么大的财阀企业群龙无首,估计各个事业部的负责人也不敢拍板做大决定,等到2021年李在镕特赦出来,世界早已经出现翻天覆地的变化,现在三星要奋力追赶,自然需花上更 多的功夫。
     
    苟嘉章的观点是,三星在存储领域长期奠定很深远的实力,未来在HBM发展上仍是很有机会,且现在最著急的人应该是Nvidia,因为如果HBM主要供应都掌握在一家手里, Nvidia的AI产品在产能和价格上会一直无法取得更高主导权,因此Nvidia一定会协助三星HBM技术尽快有突破。
     
    另外,他也表示QLC NAND也很适合用在资料中心,慧荣会和NAND Flash大厂、模组厂、服务器厂商一起推动AI发展。 另外,生成式AI手机会是一大机,平价手机也需要AI功能,未来各项应用对于存储需要的容量会呈现爆炸性成长。
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    台积电延续万亿市值的秘密,都藏在这一张图里

    今天台积电技术论坛上,2024年3月升任共同营运长,现任台积电业务开发、海外营运办公室资深副总暨副共同营运长的张晓强现场金句连发:
     




    台积电做系统整合超过20年,领先推出CoWoS技术,我相信在座各位都可以拼出C-o-W-o-S-.......有天我发现连电视台主播都会拼这个词,你要是没听过CoWoS,大概 是外星人了!

     


    过阵子也不用我和Cliff上台来演讲了,create一个Avatar来讲就好!

     


    (现场张晓强show出一张PPT标志着Nvidia近代GPU产品采用台积电制程技术的性能成长曲线直线向上)他说:AI发展快速,Nvidia产品从V100采用N12、A100采用N7、H100采用N4,一直最新一代 Blackwell采用N4P制程+CoWoS封装让算力成长1000倍,这迅猛的长曲线让人想到了昨晚的Nvidia股价.......

     


    台积电今日技术论坛中,现场含金量最高的一张图应该是3D Integrated HPC Technology platform for AI。 张晓强说这张图是“Money Sheet”(既然价值连城,就不在此大放送!其实是因为现场是禁止摄影)从现场的图上看,是一款用于HPC和AI的新封装平台,并 以矽光子来改善互联。 他表示矽光子技术已经量产,只是这是第一次引入HPC中,用在Data Center。

     


    如果有人要写台积电历史,一定要提到7nm,这是台积电第一次提供全世界最先进的技术,在此之前都是IDM。 之后台积电在2020年更领先进入5nm制程,2023年进入3nm制程。


    以下是今日举行台湾场的技术论坛几个重点:
     

    AI将掀起第四次工业革命,2030年全世界将有10万个生成式AI机器人,生成式AI手机出货量将达2.4亿支。

     


    为了满足AI运算需求,3D堆叠、先进封装技术越来越重要,未来几年将实现单晶片上整合超过2,000亿个电晶体并透过3D封装达到超过一兆个电晶体。

     


    2024年3nm产能比2023年增加三倍,但还是不够用! !

     


    2020~2024年,先进制程产能的年复合成长25%,特殊制程产能的复合成长率10%。 车用晶片出货复合成长率约50%。

     


    SOIC在2022~2026年的产能复合成长100%,CoWoS在2022~2026年的产能复合成长超过60%

     


    台积电从2019年正式使用EUV设备,目前全球56%的EUV机台都在台积电。

     


    N3E已依计画在2023年第四季进入量产,客户的产品良率相当好。 台积电也开发出N3P技术,已通过验证,目前良率表现接近于N3E。 N3P已经收到了客户产品设计定案tape-outs,将于 2024 年下半年开始量产。

     


    2nm是台积电第一次使用奈米片Nano-Sheet电晶体架构,目前进展非常顺利,NanoSheet奈米片的转换目标达90%,换成良率也超过80%,根据计画2nm是2025年下 半年量产。

     


    针对制程后段,会导入新制程与材料,将电阻/电容延迟(RC delay)降低高达10%。 此外,为了强化功率传输,台积电也提供了超高性能金属/绝缘体/金属电容(SHPMIM),其容量密度是上一代技术的两倍之多。

     


    台积电进入埃米(angstrom)时代的A16,结合2nm制程+超级电轨(Super Power Rail)架构设计。

     


    A16 技术的超级电轨(Super Power Rail)架构是一种创新的最佳晶圆背面供电网路解决方案。 A16 将供电网路移到晶圆背面而在晶圆正面释出更多讯号网路的布局空间,借以提升逻辑密度和效能。 此外,它还可以改善功率传输,并大幅减少IR 压降。再者,台积电的创新晶圆背面传输方案也是业界首创,保留了栅极密度与元件宽度的弹性,是具有复杂讯号布线及密集供电网路的HPC产品的最佳解决方案。 相较于台积公司的 N2P 制程,A16 在相同 Vdd (工作电压)下,速度增快8~10%; 在相同速度下,功耗降低15~20%,晶片密度提升高达 1.10X。 台积电计画在 2026 年下半年量产。

     


    NanoSheet奈米片电晶体的下一代会是互补式场效电晶体CFET架构,藉由不同材料的上下堆叠,让垂直堆叠的不同场效电晶体更靠近,改善电流且密度增加1.5~2倍。 台积电强调CFET不是纸上谈兵,研发已经成功验证在wafer siliocon上。

     


    台积电指出,当电晶体架构从平面式(planer)发展到 FinFET,并即将转变至奈米片(nanosheet)架构之后,公司认为垂直堆叠的 nFET 和 pFET (即互补式场效电晶体CFET)是未来制程架构选项之一。台积电进一步指出,内部一直在积极研究将 CFET 用于未来制程架构的可能性。 在考量布线和制程复杂性后,CFET 密度将可提升 1.5 至 2X,除了 CFET,在低维材料方面取得了突破,也可实现进一步的尺寸和能源微缩。

     


    再者,台积电也计画导入新的互连技术,以提升互连效能。 首先,对于铜互连技术,计画导入一个全新的通路结构(via scheme),进而将业界领先的通路电阻(via resistance)再降低 25%。 再者,计画采用一种全新的通路蚀刻停止层(via etch-stop-layer),可降低约6%的耦合电容。 还有,正在研发一种新的铜阻障方案(Cu barrier),可降低约 15%的铜线电阻。除铜互连外,台积电也在研发一种含有气隙的新型金属材料,可降低约 25%的耦合电容。 另外,嵌入石墨烯(Intercalated graphene)也是一种极具前景的新材料,可大幅缩短互连延迟。

     


    TSMC 3DFabricTM技术方面,包含三大平台:TSMC-SoIC、CoWoS和InFO。

     


    SoIC 平台:用于 3D 矽晶片堆叠,并提供 SoIC-P 和 SoIC-X 两种堆叠方案。 SoIC-P是一种微凸块堆叠解决方案,适用于讲求成本效益的应用如行动装置。 CoWoS 平台包括成熟度最高、采用矽中介层的 CoWoS-S,以及采用有机中介层的CoWoS-L 和 CoWoS-R。 InFO PoP 和 InFO-3D 适用于高阶行动式应用,InFO 2.5D 则适用于高效能运算的小晶片整合。 另外,根据产品需求,SoIC 晶片可与 CoWoS 或 InFO 整合。

     


    适用于3D 小晶片堆叠技术的SoIC:SoIC-X 无凸块堆叠解决方案,无论是现有的9 微米键合间距前到后堆叠方案(front-to-back scheme),还是将于2027 年上市的 3 微米键合间距前到前堆叠方案(front-to-front scheme),裸晶到裸晶(die-to-die)互连密度均比40 微米到18 微米间距的微凸块前到前堆叠 方案高出10X 以上。 台积电的SoIC-X 技术非常适用于对效能要求极高的各类HPC应用。台积电更指出,看到客户对于 SoIC-X 技术的需求逐渐增加,预计到 2026 年底将会有 30 个客户设计定案tape-outs。
     




    CoWoS 技术:可将先进的 SoC 或 SoIC 晶片与先进的高频宽记忆体HBM进行整合,满足AI 晶片的严苛要求。 台积电的SoIC 已透过 CoWoS-S 量产出货,并计画开发一种 8 倍光罩尺寸且具备采用A16 制程技术的 SoIC 晶片和 12 个HBM堆叠的 CoWoS 解决方案,计将在 2027 年开始量产。 直至今年年底,台积公司将为超过 25 个客户启动超过 150 个 CoWoS 客户产品设计定案tape-outs。

    台积电与Nvidia合作推出Blackwell AI 加速器,是全球首款量产并将 2 个采用 5 奈米制程技术的 SoC 和 8 个HBM堆叠整合在一个模组中的 CoWoS-L 产品。



    矽光子:台积电表示矽光子是共同封装光学元件CPO的最佳选择,因为其与半导体相容,且可与 EIC/PIC/交换器在封装层高度整合。 台积电创新的紧凑型通用光子引擎(COUPETM)技术透过最短路径的同质铜-铜介面整合电子积体电路(PIC)和光子积体电路(EIC),进而实现超高速射频(RF)讯号(200G/ λ)。
     



    COUPE 解决方案可最小化使用面积,且具备光栅耦合器(GC)和边际耦合器(EC),可满足客户的各式需求。 台积电计画在 2025 年完成小型插拔式连接器的 COUPE 验证,2026 年将其整合于共同封装光学元件的 CoWoS 封装基板,借此可降低 2X 功耗、将延迟降低10X。
     



    同时,台积电也探索一种更先进的共同封装光学元件方案,将 COUPE 整合于 CoWoS中介层,进而将功耗再降低 5X、将延迟再降低 2X。

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