妙音 發達集團副總裁
來源:勵志成長   發佈於 2024-07-27 09:03

【晶圓代工新戰場】埃米時代即將來臨!台積電、英特爾、三星3強提前布局

戴嘉芬
2024年7月27日 週六 上午7:40



護國神山台積電今年宣布,A16製程將於2026年下半年進入量產,2奈米製程也會如期在2025年進入量產。資料照
AI 人工智慧正在驅動巨大的運算需求,為了支應此需求,晶片製造商正在尋求更節能的下一代製程技術。護國神山台積電今年在北美技術論壇首度披露A16製程技術,它象徵奈米(Nanometer)時代即將結束,未來將進入埃米(Angstrom)時代。而台積電2大對手英特爾、三星也朝向埃米時代進行布局,這場先進製程大戰已提前引爆!

台積電A16製程 2026年量產
A16製程基於台積電下一代奈米片電晶體架構,它採用超級電軌(SPR;Super Power Rail)獨立解決方案。這是一種創新的晶圓背面供電網路解決方案,保留了柵極密度與元件寬度的彈性。
相較於N2P,A16在相同工作電壓下,速度增快8~10%,在相同速度下,功耗降低15~20%;晶片密度提升7~10%。A16計劃於2026年下半年進入量產。

A16製程把背面供電網路技術,應用於奈米片電晶體上,效能提升了10%,功率降低20%,晶片密度同步提升10%。台積電提供
英特爾14A 2027年量產
英特爾將於2025年導入18A,這相當於1.4奈米~2奈米技術。並於2027年導入Intel 14A,這相當於1.4奈米技術。
相較於Intel 18A,14A能耗效率提升15%,而強化版Intel 14A-E則在Intel 14A基礎上提升5%能耗。在電晶體密度上,Intel 14A比18A提升20%

三星SF1.4 2027年量產
依據三星先進製程規劃,將於2025年導入SJ3P製程,2026年導入SF2P製程,並於2027年之後陸續導入SF2A、SF2Z、SF1.4製程,其中SF2Z將是首次採用背面供電網路的製程技術。

SF 1.4則採用Nanosheet架構,將Nanosheet數量從3個增加到4個,可讓更多的電流流過晶體管,藉此增強開關能力和運行速度。Nanosheet數量增加可加強控制電流,有助於減少漏電流並降低功耗。

埃米時代的關鍵技術:背面供電
到了2026年,全球晶圓代工3大廠都已進入1.6奈米以下,也就是所謂的Angstrom(埃米)時代。工研院產科國際所分析師劉美君指出,這意味著電晶體集積度提高,製程結構採用Nanosheet(奈米片),讓晶片縮得更小,電路也更密,供電結構同步也有了改變,所以「背面供電」技術應運而生,這是埃米時代的關鍵技術。

進入埃米時代後,半導體製程上還有一個需要克服的重點。劉美君提到,當製程開始採用Nanosheet架構時,必須用相同的電壓來降低功耗,同時讓驅動速度增加,晶片密度也因此提升。

工研院產科國際所分析師劉美君認為,台積電產能穩定,良率又高,這是台積電能在先進製程保持領先的兩大主因。戴嘉芬攝
業者苦思:到底要不要導入High NA EUV?
與此同時,有個很大的問題浮現了!那就是「到底要不要導入High NA EUV設備?」或是現有的半導體設備能不能支應埃米時代的先進製程?這個議題在今年成為討論焦點。
劉美君直言,晶圓代工大廠對此非常掙扎,英特爾已經導入High NA EUV(商用高數值孔徑極紫外光微影設備),台積電跟三星暫無此規劃,主因當然是「High NA EUV實在是太貴了,雖然它的解析度可以提升到很高,但每台曝光機的成本高達3.5億歐元,售價高昂!此為其一。」

「其次,它非常耗電!」ASML(艾司摩爾)現有EUV耗電量已達到1.31百萬瓩,估計High NA EUV設備耗電量會更高,這對於廠商來說,無疑是不可承受之重。需不需要去投資這麼貴,而且耗電量又相當高的設備,這是業者十分苦惱的重點。所以在未來,包括High NA EUV設備的導入狀況,以及良率發展,都是半導體製程進入埃米時代後的觀察重點。

艾司摩爾High NA EUV造價昂貴,且耗電量更高,晶圓代工業者均在苦思要不要導入這款設備。英特爾提供
面臨兩大競爭對手的挑戰!魏哲家只提四字
台積電董事長暨總裁魏哲家曾霸氣表示,「台積電兩大競爭對手,一家在南韓,一家在加州,他們都有自己的產品,但他們想要在技術、生產和客戶信任層面追上台積電,我只有四個字:『門都沒有』。」

魏哲家還說過,「台積電進入2奈米製程之後,全世界只有一家廠商不是台積電的客戶,其餘皆是。」市場認為,這暗指的就是三星,三星絕非台積電的客戶。反觀英特爾既是客戶,也是競爭對手,台積電與英特爾的關係更加微妙。

台積電董事長暨總裁魏哲家曾說,進入2奈米製程後,全世界只有一家廠商不是台積電的客戶,其餘皆是。陳品佑攝
對於未來的先進製程如何進一步降低功耗之議題。魏哲家於日前(7/18)法說會指出,台積電的N2和A16製程技術在解決對節能運算永無止境的需求方面領先業界。「N2、N2P、A16及其衍生技術將進一步擴大台積電的技術領先優勢,並讓台積電得以在未來更能掌握成長契機。」

他進一步表示,所有客戶都想進入更節能的運算方式,他們正尋求更先進技術以節省功耗。所以,這些客戶們都希望能更快進入N2、N2P甚至A16製程。「我希望能在明年或未來兩年內,能夠建立足夠產能來支援客戶需求。」
魏哲家指出,N2製程技術研發進展順利,將如期在2025年進入量產,N2P則計畫於2026年下半年量產,A16計劃於2026年下半年進入量產。
會中有法人問到,台積電進入A16製程後,必須進一步擴充產能,這其中面臨的困難是甚麼?魏哲家則回覆,「當台積電擴產時,包括土地、電力和人才,這些都將是瓶頸之一。」

劉美君認為,台積電N2、A16產能開出的時間點,是否能符合客戶新品上市的時間,是其客戶最大的考量。因此,台積電之所以敢宣告,2奈米製程在2025年會量產,2026年開始量產A16製程,這些相關產能都早與客戶商討妥當。「台積電產能穩定,良率又高,這是台積電能在先進製程保持領先的兩大主因,而製程推進的速度也能決定客戶訂單的走向。」

這場埃米時代的先進製程大戰,似乎已可預見誰是輸家!誰又是最後的贏家!

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