台积电公布最新技术进展！3nm明年量产，汽车、射频芯片制程也升级

3nm明年量产、5nm添新成员，汽车、射频芯片制程升级，台积电2021年全球技术研讨会亮点颇多。

 作者 | 吴优 

本周，台积电举办了2021年技术研讨会，分享其先进逻辑技术、特殊技术、3DFabric先进封装与芯片堆叠等方面的最新进展，由于疫情尚未平复，台积电依然沿用去年的线上模式举办这次论坛。

“数字化转型为半导体行业开辟了一个充满机遇的新世界，我们的全球技术研讨会强调了我们增强和扩展技术组合的许多方法，以释放客户的创新，”台积电CEO魏哲家在大会上说道。

5nm家族添新成员，解决汽车计算需求

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台积电将其领先的工艺节点分为三个产品家族：7nm、5nm和即将推出的3nn工艺节点，正如许多人在过去几年中注意到的那样，台积电自2018年推出7nm节点并实现大规模量产后，在芯片制造领域超越竞争对手取得领先地位，到今天也还是如此。

迄今为止，台积电7nm芯片出货已超过10亿颗，已经被纳入越来越成熟的工艺。且随着许多客户迁移到更先进的工艺节点，7nm产能增速放缓，预计2021年产能仅增加14%，与曾经16nm工艺系列产能进展类似。与之对应的，目前代工厂主要专注于5nm和即将推出的3nm芯片产品。台积电5nm工艺节点自2020年开始量产，为数以亿计的SoC提供动力，一方面越来越多的公司设计更多5nm产品，另一方面台积电拥有全球大约50%的EUV半导体设备，因此台积电5nm进展十分顺利，更是在此次技术研讨会上又添新成员——N5A。

台积电官方介绍，N5A工艺旨在应对当今对计算能力需求不断增加的汽车应用，例如支持AI辅助驾驶和座舱数字化，N5A将当今超级计算机中所使用的技术引入汽车，在满足AEC-Q100 2 级以及其他汽车安全和质量标准的可靠性要求的同时，满足N5的性能、功率和逻辑密度。

由于有台积电汽车设计平台的支持，N5A计划于2022年第三季度上市。

3nm明年量产，5G射频将升级到6nm

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台积电也透露了其4nm和3nm的最新进展。采用与N5几乎近相同设计法则的4nm加强版在性能、功耗和集体管密度上均进一步提升，通过逻辑的光学微缩、标准单元库的改进和设计规则的推动，N4的晶体管密度较N5提升6%。台积电还声称，N4自2020年技术研讨会上宣布以来进展顺利，预计2021年第三季度风险量产。

3nm方面，依靠业经验证的FinFET晶体管架构，得以实现最佳性能、功耗和成本效益，与N5相比，台积电N3性能提升15%、功耗降低30%、逻辑密度增加70%，有望在2022年下半年开始量产，同时成为世界上最先进的芯片制造技术。

拥有庞大市场的手机SoC制程的更新换代已不足为奇，如今5nm已经成为旗舰手机的标配，随着台积电3nm开始量产，可以预测各家手机厂商的旗舰手机SoC也将更新至3nm。不过射频芯片没有像手机SoC制程一样频繁升级，依然使用16nm左右制程，但这一局面可能会在未来有所改变。

与4G相比，5G智能手机需要更大的芯片面积、消耗更多的电量才能提供更高的无线传输速率，支持5G的芯片集成很多功能和组件，尺寸变大且与电池竞争空间。因此，本次研讨会上，台积电首次推出N6RF工艺，将其先进的逻辑工艺的功耗、性能和面积优势带到5G射频（RF）和WiFi 6、WiFi 6E解决方案中，预计N6RF晶体管性能将比上一代16nm射频技术高出16%以上。

此外，台积电还称，N6RF支持低于6GHz和毫米波频段的5G射频收发器，降低功耗和面积，且不会影响为消费者提供的性能、功能和电池寿命台积电N6RF还将增强WiFi 6/6E的性能和电源效率。

持续扩展3DFabric先进封装

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台积电还公布了其在先进封装方面的最新进展。

在高性能计算应用领域，台积电将在2021年为其InFO_oS 和 CoWoS封装解决方案提供更大的光罩尺寸，从而为小芯片和高带宽内存集成提供更大的二维平面。此外，台积电的SoIC-CoW预计今年完成N7对N7的验证，并将于2022年在全新的全自动化晶圆厂中开始生产。

在移动应用领域，台积电推出InFO_B解决方案，制造将强大的移动处理器集成在薄而紧凑的封装中，性能增强、电源效率变高，并支持移动设备制造商在凤装饰的DEAM堆叠。

值得注意的是，在同期举行的Computex大会上，AMD展示了其3D小芯片的首个应用，并称通过与台积电的密切合作，其3D小芯片技术比当前的3D封装解决方案耗能更少，堆叠更灵活。AMD同时表示，有望在2021年底之前开始生产具有3D小芯片的高端计算产品。

注，文中图片源自台积电

本文参考连接：

https://www.anandtech.com/show/16732/tsmc-manufacturing-update

https://pr.tsmc.com/english/news/2831                

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