台積電先進製程火力展示 首曝2奈米效能及量產時程

文|林哲良    攝影|鄒保祥
台積電總裁魏哲家博士表示,台積電在技術論壇揭示的創新成果彰顯了台積電的技術領先地位,以及公司支持客戶的承諾。

全球晶圓代工龍頭台積電於美國當地時間6月16日舉辦 2022 年北美技術論壇,會中揭示先進邏輯技術、特殊技術、以及三維積體電路(3D IC)技術之最新創新成果,首度推出採用奈米片電晶體之下一世代先進2奈米製程技術,以及支援3奈米與3奈E 製程的獨特 TSMC FINFLEX™技術。

受新冠肺炎疫情影響,台積電北美技術論壇連續兩年以線上方式舉行,今年於美國加州聖塔克拉拉市恢復舉辦實體論壇,為接下來幾個月陸續登場的全球技術論壇揭開序幕。此外,這次技術論壇亦設置創新專區,聚焦台積電新興客戶的成果。

台積電總裁魏哲家博士表示:「我們身處快速變動、高速成長的數位世界,對於運算能力與能源效率的需求較以往增加的更快,為半導體產業開啟了前所未有的機會與挑戰。值此令人興奮的轉型與成長之際,我們在技術論壇揭示的創新成果彰顯了台積電的技術領先地位,以及我們支持客戶的承諾。」

此次技術論壇主要的技術焦點包括:支援3奈米及3奈米E的 TSMC FINFLEXTM技術、2奈米技術、擴大超低功耗平台及TSMC-3DFabricTM 三維矽晶堆疊解決方案。

台積電表示,領先業界的3奈米技術預計於 2022 年下半年進入量產,並將搭配創新的 TSMC FINFLEX™架構,提供晶片設計人員無與倫比的靈活性。TSMC FINFLEX™技術提供多樣化的標準元件選擇:3-2 鰭結構支援超高效能、2-1 鰭結構支援最佳功耗效率與電晶體密度、2-2 鰭結構則是支援平衡兩者的高效效能。TSMC FINFLEX™架構能夠精準協助客戶完成符合其需求的系統單晶片設計,各功能區塊採用最優化的鰭結構,支援所需的效能、功耗與面積,同時整合至相同的晶片上。

針對外界高度關注的2奈米技術,台積電表示,2奈技術自3奈米大幅往前推進,在相同功耗下,速度增快10~15%,或在相同速度下,功耗降低25~30%,開啟了高效效能的新紀元。2奈米將採用奈米片電晶體架構,使其效能及功耗效率提升一個世代,協助台積電客戶實現下一代產品的創新。除了行動運算的基本版本,2奈技術平台亦涵蓋高效能版本及完備的小晶片整合解決方案。2奈米預計於2025年開始量產。

關於擴大超低功耗平台,台積電表示,公司於2020年技術論壇揭示12奈米e 技術,奠基於此項技術的成功,公司正在開發下一世代6奈米e 技術,主要提供邊緣人工智慧及物聯網裝置所要求的運算能力及能源效率。6奈米e 將以台積電先進的7奈米製程為基礎,其邏輯密度可望較12奈米e多三倍。6奈米e 將成為台積電超低功耗平台的一環,此平台完備的組合涵蓋邏輯、射頻、類比、嵌入式非揮發性記憶體、以及電源管理 IC 解決方案,支援邊緣人工智慧與物聯網應用。

在TSMC-3DFabricTM 三維矽晶堆疊解決方案部分,台積電則展示客戶所推出的兩項突破性創新,各應用系統整合晶片堆疊(TSMC-SoIC™)解決方案:

1. 全球首顆以 TSMC-SoIC™為基礎的中央處理器,採用晶片堆疊於晶圓之上(Chip-onWafer, CoW)技術來堆疊三級快取靜態隨機存取記憶體。

2. 創新的智慧處理器,採用晶圓堆疊於晶圓之上(Wafer-on-Wafer, WoW)技術堆疊於深溝槽電容晶片之上。

台積電表示,支援CoW 及WoW的7奈米晶片已經量產,5奈米技術支援預計於2023 年完成。為了滿足客戶對於系統整合晶片及其他台積電3DFabricTM 系統整合服務的需求,全球首座全自動化 3DFabricTM晶圓廠預計於 2022 年下半年開始生產。

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