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来源:小9直播足球 发布时间:2024-07-14 02:07:07
电的工艺将开始在新竹科学园区的宝山晶圆厂风险试产,生产设备已进驻厂区并安装好,相较市场普遍预期的四季度提前了一个季度。
芯片制程工艺的风险试产是为了确认和保证稳定的良品率,进而实现大规模量产,风险试产之后也还需要一段时间才会量产。在近几个季度的财报分析师电话会议上,台积电CEO魏哲家是多次提到在按计划推进工艺在2025年大规模量产。
值得一提的是,台积电在早在去年12月就首次向苹果展示了其2nm芯片工艺技术,预计苹果将包下首批的2nm全部产能。
作为3nm制程工艺之后的全新制程工艺节点,台积电的2nm制程工艺将采用全环绕栅极(GAA)架构。GAA是一种晶体管架构,采用FinFET设计并将其侧向转动,使通道是水平的而不是垂直的;另外,与FinFET架构中的三面环绕通道不同,四面环绕栅极环绕通道,以便更好地控制晶体管开关。GAA借鉴了许多用来制造FinFET的成熟工艺,然而有几个关键的新步骤,包括外延、选择性去除、集成材料解决方案和电子束计量。
根据其工艺路线年间,台积电即将推出的几项关键工艺技术,包括N3X、N2、N2P。
台积电工艺路线nm级工艺,通过降低电压至0.9V,在相同频率下能实现7%的功耗降低,同时在相同面积下提升5%的性能或增加约10%的晶体管密度。
· N2:台积电首个采用全栅(GAA)纳米片晶体管技术的节点,GAA晶体管通过环绕沟道四周的栅极提高了对电流的控制能力,从而明显提升PPA特性,相较于N3E有明显进步,N2可使功耗降低25%-30%,性能提升10%-15%,晶体管密度增加15%。· N2P:N2的性能增强版本,逐步优化功耗和性能,在相同晶体管数量和频率下,N2P预计能降低5%-10%的功耗,同时提升5%-10%的性能,适合对这两方面都有较高要求的应用。
同时,整个N2系列将增加台积电的全新NanoFlex功能,该功能允许芯片设计人员混合和匹配来自不同库的单元,优化通道宽度以提高性能和功率,然后构建短单元(以提高面积和功率效率)或高单元(以提高15%的性能)。
时间方面,台积电N2工艺将于2025年进入风险生产,并于2025年下半年进入大批量生产;性能增强型N2P和电压增强型N2X将于2026年问世。
在人工智能、移动和高性能计算(HPC)应用的驱动下,半导体市场逐渐复苏,市场对先进制程产能的需求非常旺盛。据数据预测,全球芯片制造产能中,10nm以下制程占比将会大幅度的提高,将由2021年的16%上升至2024年近30%。目前台积电占据着全球代工市场61%的市场占有率,远超排名第二的
的11%。这种市场主导地位使得台积电在客户中具备极高的吸引力,许多顶尖的芯片制造商,如英伟达、AMD、苹果和高通等,都是其长期合作伙伴。大多数AI GPU目前使用7nm或5nm工艺,预计其中的大多数将在2025年底前迁移到
工艺,届时台积电3nm工艺的利用率将保持紧张状态。此前,台积电董事长魏哲家在6月4日股东大会上表示目前所有的AI半导体全部是由台积电生产,并且暗示自己正在考虑提高台积电AI芯片的生产价格。同时,台积电预计2024年的资本支出在280亿至320亿美元之间,预计2025年可能增至350亿至400亿美元,这些巨额预算大多数都用在3/2nm工艺的研发和生产。在产能供不应求的情况下,台积电将针对5/3nm先进制程和先进封装执行价格调涨,其中3nm代工报价涨幅或在5%以上。
从客户设计定案状况来看,2nm需求更胜3nm、5nm等先进制程,且几乎所有AI相关公司都有与台积电合作,相关报道显示台积电N2第一年的新流片(NTO)数量是N5的两倍多,未来2nm的贡献金额可望高于3nm制程。
在这样的情形下,台积电该领域最大客户、目前占有约半数产能的英伟达同意将部分利润空间让与台积电,以掌握更多的先进封装产能,拉开同竞争对手的产量差距。根据麦格理证券最新报告,目前台积电多数客户已同意上调代工价格换取可靠的供应。而台积电7/6nm节点价格会出现下跌,产能利用率只有60%,2025年1月1日起将会降价10%。
在全球晶圆代工领域,台积电一直稳坐行业领头羊的位置,而三星则紧随其后,作为行业老二,也在不断寻求突破。尽管两者的市场占有率存在非常明显差距,但三星并未因此放弃超越台积电的目标。前几年三星就宣布,要持续投入1160亿美元,加速晶圆代工技术的发展,3nm制程率先采用GAA架构,也是唯一在3nm制程中采用GAA架构的。
可事实上,三星想要超越台积电并没那么容易,近日分析师郭明錤发布的最新报告数据显示,高通慢慢的变成了了三星Galaxy S25系列的独家SoC供应商。要知道,过去这么多年,三星旗舰机一直都是采用的高通骁龙8和自家Exynos双芯片方案,究其原因是三星自家研发的Exynos 2500芯片在良率上遭遇严重挑战,这种情况下三星是无法按计划生产和供应足够的Exynos 2500芯片。
韩国媒体ChosunBiz援引分析称,三星的3nm制程工艺最严重的问题在于良率和功耗控制方面逊于台积电10~20%,这使得三星错失了AI时代在先进制程上的先发制人优势,还可能为高通和联发科等竞争对手提供扩大市场占有率的机会。这一结果对于三星来说无疑是一次沉重打击,三星对自家3nm工艺抱有极高的期望,希望能够通过这一技术提供更先进的制程技术和更存在竞争力的价格,可结果却与事实相违背。
三星重申了其长期计划,在美国举行的代工论坛上宣布计划明年年底开始2nm量产,表示与3nm工艺相比,其2nm工艺的性能和能效分别提高了12%和25%,芯片体积则减小5%。据介绍,三星的2nm节点包括四种变体(如果算上更名的版本则有五种),每种变体都根据其预期应用而有所区别。三星为自己芯片工艺的良率付出了惨痛的教训,后续其工艺制程除了要跟上节奏之外,三星晶圆代工部门还需要全力以赴来提高良率,否则因良率不高导致无人问津的故事或将重演。此外,三星在高带宽存储器(HBM)及DRAM市场上的竞争力被评估落后于SK海力士。其竞争对手SK海力士公司目前在HBM市场处于领头羊,去年拥有的市场占有率为53%,三星为38%。而HBM可以在一定程度上完成大模型时代的高算力、大存储的现实需求,因此正慢慢的变成为存储行业巨头实现业绩反转的关键力量。
有鉴于此,三星任命Young Hyun Jun为半导体部门的新负责人,声明中介绍称Young Hyun Jun于2000年加入三星半导体部门,在存储芯片领域的经验比较丰富。分析人士说,三星在年中更换如此高职位负责人是不寻常的,因为其大多数人事变动通常都在年初进行。对此,三星方面表示,希望Young Hyun Jun凭借积累的经营经验,克服芯片危机。
在摩尔定律逐渐放缓的趋势下,仅仅从微缩晶体管,提高密度以提升芯片性能的角度正在失效,先进封装成为后摩尔时代弥补芯片性能和成本的重要解决方案之一。其中,台积电是全球先进封装技术的领军者,旗下3D Fabric拥有CoWoS、InFO、SoIC等多种先进封装工艺。
台积电不仅积极努力提高CoWoS封装产能,也在积极推动下一代SoIC封装方案落地投产。AMD是台积电SoIC的首发客户,旗下的MI300加速卡就使用了SoIC+CoWoS封装解决方案,可将不一样的尺寸、功能、节点的晶粒进行异质整合;苹果对SoIC封装也非常感兴趣,将采取SoIC搭配Hybrid molding(热塑碳纤板复合成型技术)计划应用在Mac上,预计2025~2026年量产。· CoWoS是一种2.5D的整合生产技术,由CoW和oS组合而来:先将芯片通过Chip on Wafer(CoW)的封装制程连接至硅晶圆,再把CoW芯片与基板(Substrate)连接,整合成CoWoS。
· SoIC是台积电基于CoWoS与多晶圆堆叠(WoW)封装技术,开发的新一代创新封装技术,这标志着台积电已具备直接为客户生产3D IC的能力。
三星在2.5D/3D先进封装技术领域同样也在积极布局,并已经推出I-Cube、X-Cube等先进封装技术。针对2.5D封装,三星推出的I-Cube技术能和台积电的CoWoS技术相媲美;针对3D封装,三星在2020年推出X-Cube技术,将硅晶圆或芯片物理堆叠,并通过TSV连接,最大限度上缩短了互联长度,在降低功耗的同时提高传输速率。
另外,三星计划在2024年量产可处理比普通凸块更多数据的X-Cube封装技术,并预计2026年推出比X-Cube处理更多数据的无凸块型封装技术。拥有从存储器、处理器芯片的设计、制造到先进封装业务组合的优势。
三星认为「集成解决方案」才是在这个时代的竞争力,正加强GAA工艺和2.5D封装技术的竞争力,以实现低功耗、高性能的半导体。三星表示:“许多公司单独提供具有竞争力的高带宽内存技术和2.5D封装,但三星AI解决方案是唯一一家提供集成AI解决方案的公司。”“当技术获得优化和集成时,可以为客户提供最高价值。”