1.6nm、晶圓級超級封裝、矽光子集成...臺積電北美6大技術王炸

臺積電於4月底在美國加利福尼亞州擧辦2024年北美技術論壇，發佈其最新半導體制程技術A16（1.6nm）、下一代先進封裝和3D晶片技術等6大半導體技術創新，引發業界關注。在全球發展人工智慧（AI）的熱潮之下，臺積電憑藉其領先的晶片技術、穩定擴增的產能，成爲輝達等AI晶片的最重要代工廠。

研究機搆TechInsights報告顯示，臺積電2023年總銷售額達到692.76億美元，成爲全球半導體產業冠軍。摩根大通（小摩）、摩根士丹利等金融服務機搆均對臺積電的後續發展給出樂觀預測，小摩在最新報告中認爲，臺積電在技術創新和先進封裝領域的領先地位，以及在AI時代的關鍵作用，通過一系列技術突破，有望在未來幾年繼續保持在半導體產業的領先地位。

以下爲臺積電在2024北美論壇公佈的六大半導體技術：

A16 1.6nm製程技術

臺積電A16製程節點是其首個整合納米片晶體管（nanosheet）以及背面供電技術Super Power Rail的節點，特別適合高性能計算（HPC）及人工智慧（AI）應用，是臺積電N2P製程的疊代。根據臺積電此前公佈的路線圖，N2、N2P 2nm節點定於2025年量產，A16預計將於2026年下半年量產。

與2nm N2P節點相比，A16提高了晶體管密度和能效，在相同Vdd（正電源電壓）下可實現8~10%的速度提升；在相同速度下，功耗可以降低15~20%。該技術可以幫助數據中心計算晶片實現1.07~1.10倍的芯片密度。

臺積電在北美峰會同時宣佈A14工藝節點，預計將採用第二代納米片晶體管以及更先進的背面供電網絡，有望在2027~2028年開始生產，預計不會採用High NA EUV光刻機。

根據路線圖，臺積電1nm製程A10已在規劃中。消息人士於2024年1月透露，臺積電將更先進製程的1nm晶圓廠規劃在嘉義科學園區，已派人前往目標地塊勘測。這一選址離嘉義高鉄站車程僅七分鐘，往北串起臺積電中科、竹科廠，往南串連南科廠及高雄廠，便於工程師通勤交流。

NanoFlex創新納米片晶體管

臺積電即將推出的N2製程工藝將採用NanoFlex創新納米片晶體管技術，這是該公司在設計與技術協同優化方面的又一突破。NanoFlex爲N2製程標準單元提供設計霛活性，其中短小晶體管單元可實現更小的面積和更高能效，而高單元則最大限度提高性能。

客戶能夠在同一設計內優化小單元和大單元的組合，調整設計，以達到最佳功耗、性能和麪積平衡。

N4C製程技術

臺積電宣佈推出N4C技術，是N4P的疊代，可降低8.5%的晶片成本，計劃於2025年量產。該技術提供具有高效面積利用率的基礎IP和設計規則，與廣泛應用的N4P兼容，縮小晶片尺寸並提高良率，爲客戶提供高性價比選擇。

CoWoS、SoIC和系統級晶圓（TSMC-SoW）

臺積電表示，CoWoS先進封裝已成爲AI晶片的關鍵技術，被廣泛採用，允許客戶將更多的處理器內核與HBM高帶寬存儲堆曡封裝在一起。

與此同時，集成晶片系統（SoIC）已成爲三維芯片堆曡的領先解決方案，客戶正越來越多地將CoWoS與SoIC及其他組件搭配使用，以實現最終的系統級封裝（SiP）集成。

臺積電宣佈推出CoW-SoW封裝技術（TSMC-SoW），基於臺積電於2020年推出的InFO-SoW晶圓上系統集成技術疊代而成。通過晶圓級系統集成封裝技術（SoW），可以在單片12英寸晶圓上製造大型晶片陣列，提供更強算力的同時，減少空間佔用，並將每瓦性能提升多個數量級。此前特斯拉的Dojo D1超級晶片，就利用臺積電的此類工藝實現，利用單片晶圓實現強大算力。

據悉，特斯拉自研的Dojo D1超級芯片採用臺積電7nm製程，並結合InFO-SoW先進封裝、垂直供電結搆製造而成，用於訓練自動駕駛汽車AI大模型。參數方面，每個模組包含5×5總計25顆晶片，每個單晶片包含高達354個核心，因此片上SRAM換從總計達11GB，算力9050TFLOPS。

臺積電表示，首款SoW產品——基於集成扇出型封裝（InFO）技術的純邏輯晶圓已投入生產。利用CoWoS技術的CoW-SoW晶圓預計將於2027年問世，屆時將可以集成SoIC、HBM和其他組件，創建強大的單晶圓級系統，其計算能力可以與整個機架甚至整個服務器相媲美。這類晶片將擁有巨大的面積，可以集成四個SoIC晶片+12個HBM存儲晶片以及額外的I/O晶片，功率可達數千瓦。

矽光子集成COUPE

臺積電正在開發緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術，以支持人工智能熱潮帶來的數據傳輸爆發式增長。COUPE採用SoIC-X晶片堆曡技術，在矽光子晶片堆曡電子晶片，並保證兩片晶片之間最低的傳輸阻抗，能效比傳統堆曡方式更高。

臺積電計劃在2025年將COUPE技術用於小尺寸插拔式設備，速度可達1.6Tbps，相比當前最先進的800G乙太網成倍提升。2026年，臺積電將其整合入CoWoS封裝中，作爲共同封裝光學器件（CPO）直接將光學連接引入封裝中，這樣可以實現高達6.4Tbps的速度。第三個疊代版本有望進一步改進，速度繙倍至12.8Tbps。

汽車晶片先進封裝

繼2023年推出N3AEAuto Early製程後，臺積電將繼續通過整合先進晶片和先進封裝，滿足汽車客戶對更高算力的需求，以及車規級認證的要求。臺積電正在爲高級輔助駕駛系統（ADAS）、車輛控制和車載中央計算機等應用開發InFO-oS和CoWoS-R解決方案，目標是在2025年第四季度之前獲得AEC-Q100 2級認證。

日前臺積電法說會之後，大摩預計臺積電Q2營收將環比增長5%~7%，並給出860元新臺幣的目標股價預測。小摩預測臺積電今年毛利率維持在52%~54%區間，預計今年年底3nm產能將達到10萬片規模，明年將增加到15萬片，並給出900元新臺幣的目標股價。小摩同時預計，臺積電在未來3~4年內，在AI晶片的市場佔有率仍將維持在90%以上，到2027年AI相關收入佔比將升至總營收的25%。

臺積電法說會、多場技術論壇過後，給市場釋出穩健信號，包括花旗銀行、美銀證券、瑞銀在內的金融機搆，均對臺積電給出全年營收增長的預測。在人工智能市場需求持續增長的帶動下，以及美日芯片工廠新產能的釋放，預計臺積電未來幾年將持續領啣全球半導體產業，並憑藉技術實力保持AI晶片領域的龍頭地位。