電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）在全球發(fā)展人工智能的熱潮之下，臺積電憑借其領先的芯片技術、穩(wěn)定擴增的產(chǎn)能，不愧為良率第一市場份額第一的芯片制造大廠。在每年高額的營收背后，是芯片制造技術的深厚積累。同樣，臺積電每年投入研發(fā)的費用都是以百億美元計算。

臺積電在先進芯片制造技術上的布局也都被視為行業(yè)發(fā)展方向的風向標，今年四月末，臺積電在加利福尼亞州舉辦了2024年北美技術論壇，發(fā)布了包括A16納米制程、背面供電技術、晶圓系統(tǒng)（TSMC-SoW）等多種技術在內(nèi)的新技術進展與新技術突破，旨在提高效能、功耗效率及功能性，協(xié)助芯片廠商在未來持續(xù)釋放更多的創(chuàng)新。

臺積電公布先進制程進展，指向更高性能能效芯片制造

臺積電在北美技術論壇上，發(fā)布一種名為A16的新型芯片制造技術，預計于2026年量產(chǎn)。該制程技術是首個整合納米片晶體管以及背面供電技術的節(jié)點，該技術在性能提升的同時進一步降低了功耗。臺積電高管表示，人工智能芯片廠商的需求加快了該技術的研發(fā)，人工智能芯片會成為A16技術的首批采用者。

隨著臺積電領先業(yè)界的N3E技術進入量產(chǎn)，N2、N2P 2nm節(jié)點預計于2025年量產(chǎn)，臺積電在其技術藍圖上推出了新技術A16，仍舊保持著領先性。從性能上看，A16與N2P制程相比，A16在相同的工作電壓下，速度增快了8%-10%，在相同的速度下，功耗降低了15%-20%。整體芯片的密度也比N2P制程提升了1.10倍，非常契合人工智能芯片需求。

臺積電在論壇上同時宣布A14工藝節(jié)點的計劃，A14預計將采用第二代納米片晶體管以及更先進的背面供電網(wǎng)絡，有望在2027—2028年開始生產(chǎn)。

在成熟制程方面，臺積電也在繼續(xù)完善已有節(jié)點，如推出了全新優(yōu)化的5nm節(jié)點N4C，進一步降低5nm制造成本，實現(xiàn)更小的芯片尺寸并降低生產(chǎn)復雜性，同時還能提供更高的功能良率。

在A16上，臺積電應用了納米片晶體管以及背面供電技術兩個亮眼技術。在NanoFlex納米片晶體管上的創(chuàng)新帶來了N2標準單元的靈活性，可根據(jù)需求優(yōu)化功耗、性能和面積，這是A16得以在更小功耗下提供高性能的原因之一。

背面供電技術被視為繼續(xù)開發(fā)更精細工藝節(jié)點技術的基本技術，是現(xiàn)在先進制程巨頭正在全力競爭的技術高地。有消息稱，臺積電A16采用的Super PowerRail背面供電技術，是將電力傳輸線直接連接到源極和汲極，其復雜程度與技術成本要高于英特爾的負面供電技術，可以更好地滿足AI芯片、數(shù)據(jù)中心的發(fā)展需求。

從此前布局開發(fā)背面供電技術幾家巨頭的進度來看，英特爾是在這條賽道上最激進也有望最先落地背面供電技術應用的一方，也是最早在產(chǎn)品級測試芯片上實現(xiàn)背面供電的。對于背面供電技術，巨頭們都在緊鑼密鼓加快研發(fā)進度。

和先進制程相關的角逐從來沒有停歇過，不只是背面供電技術的你追我趕，三星此前曾表示2nm工藝視為超越臺積電重返領先先進制程地位的關鍵，英特爾也發(fā)表過要利用14A技術重新奪回芯片性能王座的說法。

隨著臺積電公布芯片制造技術的新進展，先進制程頭部廠商之間的競爭愈發(fā)激烈，角逐激烈程度再次升級。

為先進芯片提供更優(yōu)的封裝選擇

隨著高性能計算需求的爆發(fā)，算速與算力上的需求推動了先進封裝的進一步發(fā)展，臺積電的CoWoS與SoIC封裝技術正是目前產(chǎn)能吃緊供不應求的先進封裝。根據(jù)近日臺媒的報道，英偉達、AMD 兩家公司高度重視高性能計算市場，已經(jīng)包下了臺積電今明兩年CoWoS與SoIC先進封裝的產(chǎn)能。

CoWoS是臺積電2.5D先進封裝技術，不夸張地說，目前絕大部分HBM系統(tǒng)都封裝在CoWos上，臺積電也是一再上調(diào)CoWos產(chǎn)能，預計今年底CoWoS月產(chǎn)能將達到4.5萬至5萬片以滿足市場需求。

臺積電在論壇上也宣布，正在研發(fā)CoWoS封裝技術的下個版本，可以讓系統(tǒng)級封裝尺寸增大兩倍以上，實現(xiàn)120x120mm的超大封裝，功耗可以達到千瓦級別。計劃到2026年CoWoS_L硅中介層尺寸可以達到光掩模的5.5 倍，2027年讓硅中介層尺寸達到光掩模的8倍以上。

SoIC是高密度3D chiplet堆疊技術，凸塊密度更高，傳輸速度更快，功耗更低。目前該技術產(chǎn)能還較低，預計今年底月產(chǎn)能可達五六千片，并在2025年底沖上單月1萬片規(guī)模。

此外，先進系統(tǒng)級晶圓封裝技術SoW的亮相也代表了臺積電在封裝技術方面的持續(xù)創(chuàng)新和進步。SoW是一種異構(gòu)集成手段，能夠?qū)⑦壿嬓酒?、復合SoIC封裝、HBM 和其他芯片等全部封裝在單一晶圓中，與CoWoS和SoIC相比，先進封裝復雜性和能力的進一步提升，能解決封裝技術在性能、功耗上的限制。

臺積電表示基于集成扇出（InFO）技術的SoW現(xiàn)已投入生產(chǎn)，利用CoWoS技術的SoW計劃在2027年推出。

利用硅光子技術應對數(shù)據(jù)爆炸增長

硅光子技術也是論壇上的亮點技術，臺積電表示正在開發(fā)緊湊型通用光子引擎技術，使用SoIC-X芯片堆疊技術將電子裸片堆疊在光子裸片之上，為電子與光子元件之間的接口提供最低的電阻及更高的能源效率。

在算力向更高水平發(fā)展，數(shù)據(jù)量飛速膨脹的推動下，電信號已經(jīng)開始乏力，光技術才能匹配上暴增的算力和數(shù)據(jù)交互需求。臺積電計劃在2025年完成將緊湊型通用光子引擎技術用于小尺寸可插拔設備的技術驗證，并于2026年推出基于CoWoS封裝技術整合的CPO模塊。

CPO近年來的確吸引了越來越多廠商加入賽道，雖然還在起步階段，但國內(nèi)外相關廠商都對該技術表示認可，這兩年該技術會逐步開始商用，2026至2027年有望形成規(guī)模上量。根據(jù)CIR數(shù)據(jù)預測，2027年光學共封裝的市場收入將達到54 億美元。

小結(jié)

在論壇上，臺積電還提到了車用的先進封裝，臺積電表示正在通過整合先進芯片與封裝技術來滿足車用客戶對更高計算能力的需求，同時符合車規(guī)安全與品質(zhì)要求。該封裝指的是車用InFO-oS和CoWoS-R方案，兩個封裝方案有望明年獲得AEC-Q100 2級認證。

總的來看，臺積電的多項技術進展顯示了其在高端芯片制造、封裝上的領先，也讓我們看到了高端芯片制造領域尖端技術的激烈競爭。為了在人工智能帶動的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展中繼續(xù)占據(jù)重要地位，臺積電也加大力度投入了相關技術研發(fā)。臺積電首席執(zhí)行官表示相信A16納米制程、晶圓系統(tǒng)等技術的發(fā)布，將為下一代人工智能應用奠定堅實基礎。