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芯片製程工藝接近物理極限,台積電下一步要怎麼走?

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8月25日,芯片晶圓代工巨頭台積電在一場技術論壇上展示了其技術路線、未來遠景以及投資規劃。

台積電總裁魏哲家表示,7納米近期已達出貨10億顆晶粒的里程碑,5納米正加速量產,強化版5納米製程預計明年進入量產,4納米則預計2022年量產,兩大先進製程進度均較今年6月股東會公佈的量產日程提前。

在先進製程進度方面,台積電均取得重要進展。魏哲家表示,自2018年4月開始量產7納米製程芯片兩年時間裡,台積電已達到出貨10億顆7納米製程芯片的里程碑。5納米製程是台積電當前最先進的製程技術,已進入量產階段,台積電計劃努力擴產。

以5納米為基礎,台積電也進一步拓展4納米製程,4納米在速度、功耗、邏輯密度上,都更加先進,預計2021年第4季試產,目標2022年量產,同樣較日前股東會提到的2023年量產時程提前。

對於更先進的3納米製程。魏哲家稱,這項製程具備創新的微縮特徵,跟上一代速度可以提升15%,功耗可以降低30%,邏輯密度可以增加70%。預計3納米將於2021年進行試產,2022下半年進入量產,繼續維持技術領先。

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先進製程的領先確立了台積電在芯片代工行業的絕對優勢並支撐其營收。根據財報,台積電二季度主要的收入來自7納米產線,佔比達36%,為史上最高位。

在先進製程所必須的極紫外光(EUV)技術方面,台積電營業組織資深副總經理秦永沛表示,台積電EUV光刻機佔全球比重達50%。特殊製程技術方面,2015年佔總產能約38%,今年特殊製程產能將較去年增長10%,將佔總產能比重達54%。

台積電客戶囊括蘋果、英偉達、高通、博通等主要半導體大廠,為高性能計算、移動設備、計算機等設備提供芯片。為應對需求高漲,台積電將繼續投資新建工廠、擴充產能,秦永沛表示,台積電每年投資100億美元擴充產能;提供的產能居全球第1,並大幅超過第2名公司3倍以上。

魏哲家坦言,未來在芯片製造將面對更嚴峻挑戰。不過他稱,台積電在前期投資基礎和研發部門努力下,已研發3DIC技術,可同時滿足系統效能、縮小面積、整合不同功能需求,覆蓋晶圓堆棧到先進封裝芯片製造流程。

3DIC即三維芯片,是將多顆芯片進行三維空間垂直整合,以應對半導體製程受制於電子及材料的物理極限。魏哲家表示,台積電已將多個3DIC技術平台進行整合,將持續提供業界最完整且最多用途的解決方案,滿足更多創新產品設計。



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