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台积电铺就通往万亿晶体管器件之路

作者: 深圳市浮思特科技有限公司2026-06-11 14:34:21

在筹备下一个新工艺节点的同时,台积电近期宣布了对其现有硅基技术的多项渐进式改进,并公布了先进封装路线图。通过在单个封装内(相较于2024年)集成多达48倍的晶体管,这些技术将支持未来人工智能的发展。

这是5月28日在荷兰阿姆斯特丹举行的2026年版台积电欧洲技术研讨会上的核心要点之一。与往常一样,这家台湾地区代工厂于4月22日以美国场次拉开其年度研讨会系列的序幕,因此相关新公告已被媒体广泛报道。然而,欧洲会议为洞悉台积电的能力与战略提供了更多见解。

硅基工艺的渐进式改进

台积电新公布的硅基工艺是其两个最新节点的改进版:一年前推出的A14,以及按计划将于2026年下半年量产的N2P。(在代工厂的营销术语中,N显然代表纳米,A代表埃)。

对于从AI加速到高端移动设备的高端应用,基于纳米片晶体管的A14将作为一个"技术平台",用于开发两个衍生工艺:A13和A12,两者均计划于2029年投入生产。A13是A14的光学微缩版,保持设计规则完全向后兼容,并节省6%的面积。其他优势则通过设计-工艺协同优化(DTCO)实现。A12将带来进一步增强,采用台积电版本的背面供电技术,称为超级供电轨。

对于高端和主流应用(后者包括消费电子、中低端移动设备等),N2P将作为技术平台,用于开发N2U衍生工艺,该工艺计划于2028年投产。与N2P相比,N2U利用DTCO优化,实现了3-4%的速度提升、8-10%的功耗降低,以及最高1.03倍的逻辑密度提升。

台积电铺就通往万亿晶体管器件之路(图1)

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晶体管研发是实现能效大幅提升的关键

显然,渐进式改进能做的有限;阶梯式的飞跃需要开发全新的硅基技术节点。在一次新闻发布会上,台积电资深副总经理兼副共同营运长张晓强阐述了公司在转向新节点时所追求的目标,并强调了晶体管研发对于实现这些成果的重要性。

"客户需要更节能的计算能力,"张晓强表示,并补充说台积电的目标是每个节点之间实现30%的能效提升。他也强调,考虑到例如数据中心为了仅获得低个位数百分比的电源效率提升而建设新的800 VDC供电基础设施,30%的提升是一项重大成就。

然而,开发一个全新的节点需要大量专注于晶体管设计的研发努力。"请记住,所有的计算都是由晶体管完成的。不要忘记晶体管的重要性,"张晓强说。"晶体管开发持续消耗着最多的研发精力,"他补充道。在未来的发展中,纳米片晶体管可能会被互补场效应晶体管架构所取代,该架构由垂直堆叠的nFET和pFET元件构成。但其他解决方案仍在考虑之中:"CFET是有前景的选项之一,"张晓强表示。

CoWoS向更大尺寸演进

尽管先进封装技术的重要性已非新鲜事,但随着业界等待下一个硅节点的到来,台积电的CoWoS路线图具有特殊意义。台积电计划逐年扩大其著名的基板上晶圆上芯片技术的尺寸,已经展示出一条可持续提升封装级晶体管数量直至2029年的可行路径。

今年,台积电宣布其全球最大的5.5倍光罩尺寸的CoWoS已投入生产,良率超过98%,并提供了未来扩展的详细信息。到2028年,将推出14倍光罩尺寸、配备20个HBM的版本,随后在2029年推出配备24个HBM的更大版本。结合硅技术的改进和更大的CoWoS面积,到2029年,台积电将能够在单个封装内集成比2024年多48倍的晶体管。

台积电铺就通往万亿晶体管器件之路(图2)

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迈向万亿晶体管里程碑

除了CoWoS,台积电还在继续扩展其其他先进封装技术,如晶圆级系统和集成芯片系统。结合CoWoS、SoIC以及基于其紧凑型通用光子引擎的共封装光学解决方案,台积电设想了一个器件平台——据台积电高性能计算业务发展处处长李文如所述——该平台将在2030年前支持每个封装集成一万亿个晶体管,以满足未来AI应用的需求。

台积电铺就通往万亿晶体管器件之路(图3)

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多样化的硅基工艺

台积电的优势之一在于其硅基工艺的广泛多样性,能够满足客户终端产品中多个不同子系统的需求。关于这个话题,张晓强指出,随着AI渗透到边缘设备,这些系统中使用的半导体种类将急剧增加。台积电称之为"专业工艺"的最新更新包括阻变式存储器的进步以及用于显示驱动器的工艺。

关于RRAM——台积电将其作为嵌入式闪存的更优替代方案进行推广——其28/22纳米节点已通过汽车Grade-1级认证,12纳米节点已准备好接受客户流片。在显示技术方面,台积电发布了N16HV,这是其FinFET高压平台的最新版本,将用于可折叠/超薄OLED和AR眼镜。在近眼显示领域,与之前的28纳米节点相比,N16HV有望将芯片面积缩小40%,功耗降低20%。

台积电铺就通往万亿晶体管器件之路(图4)

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产能扩张

对于以客户为中心的台积电而言,其年度技术研讨会系列是向客户展示在技术进步和产能方面清晰前进路径的一种方式。这包括确认先前宣布的技术正按计划推进:N2于2025年第四季度进入量产,有七十个新流片项目;N2P按计划于2026年下半年量产;配备超级供电轨的A16也将在2026年下半年准备好生产;A14按计划于2028年投产,并已得到成熟的EDA工具和IP的支持。

台积电的硅片及其关键CoWoS封装技术的产能均在扩张。关于硅片,预计N2/A16的产能将"积极提升",在2026年至2028年间实现70%的年复合增长率。至于CoWoS和SoIC,从2022年到2027年,产能也在以超过80%的年复合增长率"积极"扩展。

为实现这些成果,台积电继续扩大其制造版图:2026年,公司计划新建九个"阶段"(主要开发阶段)的晶圆厂。通过研发与晶圆厂之间的"一个团队协作"来加速技术转移,从而加快产能提升速度。正如台积电在其美国研讨会期间所澄清的,该公司仍没有计划采用昂贵的高数值孔径极紫外光刻工具。

尽管硅基工艺变得越来越复杂,但台积电的晶圆厂在良率达成时间和缺陷减少方面的表现正在提升。公司通过多种方式实现这一目标,包括使用AI优化制造的各个环节——甚至设备清洁计划——以最大限度地减少停机时间。

AI和内存价格驱动半导体市场增长

就在一年前,台积电估计半导体市场将在2030年达到1万亿美元的里程碑;现在,公司预计这一门槛将在2026年被跨越,并将2030年的预测修正为1.5万亿美元。

虽然AI热潮无疑促成了这一加速,但张晓强表示,去年的预测被证明是不准确的,这也是因为当前内存价格的上涨出乎意料。他还指出了按应用划分的需求结构的变化:过去,普遍认为边缘设备(如智能手机)因其庞大数量而会消耗最大份额的晶圆,但现在最强劲的硅需求来自AI应用。

台积电铺就通往万亿晶体管器件之路(图5)

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未来几年,AI对带宽的无限渴求将成为半导体市场增长的额外驱动因素。这是受邀作为演讲嘉宾出席阿姆斯特丹活动的思科总裁兼首席产品官Jeetu Patel提出的观点:"我们低估了AI的基础设施需求,"他说,并指出每个AI代理产生的网络流量比人类用户多450%。Patel认为,我们正在进入一个网络超级周期,这将在未来几年内导致网络的彻底变革。

"地球上最先进的MCU"

台积电还提供了关于ESMC的最新情况,这是它与博世、英飞凌和恩智浦成立的合资企业。"2024年8月,我们在德国德累斯顿为ESMC举行了奠基仪式,该厂将专注于汽车和工业应用。建设进展顺利,我们预计在2027年导入设备。产能提升计划将基于客户需求和市场状况,"台积电在一份事先准备好的声明中表示。在评论ESMC时,张晓强表示,投产后,德累斯顿晶圆厂将交付"地球上最先进的MCU"。与此同时,台积电一年前宣布在德国慕尼黑设立的设计中心的活动也正在推进中。

从欧洲视角看,今年台积电的活动有来自欧洲大陆的两位演讲嘉宾参与:意法半导体CEO Jean-Marc Chéry和北欧半导体CEO Vegard Wollan。

除此之外,台积电还在活动的"与台积电一起创新!"演示区重点展示了七家初创客户:Aria Sensing(超宽带雷达传感器)、Hailo(AI处理器)、Kandou AI(连接解决方案)、Rigpa.AI(类脑AI芯片)、TouchNetix(触摸技术)、Vsora(AI推理解决方案)、XMOS(生成式系统级芯片平台)。