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！