臺積電2021年技術論壇：發布全新N5A/N6RF/3DFabric技術，3nm明年下半年量產

芯智訊|Core Zhixun|

2022-03-10 13:18:45 6

6月2日，晶圓代工龍頭臺積電在臺北舉辦2021 年技術論壇，這也是臺積電連續第二年采用線上形式舉行，共有超過5,000 位來自全球各地的客戶與技術伙伴注冊參與。在此次活動上，臺積電分享了最新的技術發展，其包括針對下一代5G射頻器件與WiFi 6/6e產品的N6RF 制程、針對最先進汽車應用的N5A 制程、以及3DFabric 系列先進封裝與芯片堆疊技術的強化版。

在開場的主題演講中，臺積電總裁魏哲家表示，疫情加速了數字化的腳步，并對所有產業皆造成沖擊。根據IDC 預測，全球GDP 的65% 將與數字經濟相關。而在此情況下，與數字化轉型相關的投資激增。而且預期在即使疫情之后，這類投資仍將持續，并從而創造數字全球經濟。因此，為提供更高的運算能力和更高效的網路基礎建設，高效能運算（HPC）應用的需求激增，這也使得高效能運算應用已成為驅動半導體技術的主要動能之一，并且需要先進技術才能提供具有競爭力的效能。

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魏哲家還強調，數字化以前所未有的速度改變社會人們利用科技克服全球疫情帶來的隔閡，彼此進行連系與合作，并且解決問題。數字化轉型為半導體產業開啟了充滿機會的嶄新格局，而臺積電全球技術論壇彰顯了許多我們加強與擴充技術組合的方法，協助客戶釋放創新。

其中，臺積電于2020 年*業界量產5nm技術，其良率提升的速度較前一代的7nm技術更快。N5 家族之中的N4加強版藉由減少光罩層，以及與N5幾近相容的設計法則，進一步提升了效能、功耗效率、以及電晶體密度。自從在2020 年臺積電技術論壇公布之后，N4 的開發進度相當順利，預計于2021 年第3季開始試產。

另外，臺積電推出了5nm家族的最新成員——N5A 制程，目標在于滿足更新穎且更強化的汽車應用對于運算能力日益增加的需求，例如支援人工智能的駕駛輔助及智能座艙。N5A 將現今超級電腦使用的相同技術帶入車輛之中，搭載N5 的運算效能、功耗效率、以及邏輯密度，同時符合AEC-Q100 Grade 2 嚴格的品質與可靠性要求，以及其他汽車安全與品質的標準，臺積電生氣蓬勃的汽車設計實現平臺也提供支持。N5A 預計于2022 年第3 季問世。

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至于臺積電N3（3nm）制程，目標是在2022 年下半年在南科的Fab 18 晶圓開始量產，屆時將成為全球最先進的邏輯技術。N3 憑借著可靠的FinFET晶體管架構，支援最佳的效能、功耗效率、以及成本效益。相較于N5 技術，其速度增快15%，功耗降低達30%，邏輯密度增加達70%。

魏哲家另外還進一步發表了支持5G 時代的先進射頻技術的N6RF 制程。魏哲家強調，相較于4G，5G 智能型手機需要更多的硅晶面積與功耗來支援更高速的無線數據傳輸，5G 讓芯片整合更多的功能與元件，隨著芯片尺寸日益增大，它們在智能手機內部正與電池競相爭取有限的空間。因此，臺積電*發表的N6RF 制程，是將先進的N6 邏輯制程所具備的功耗、效能、面積優勢帶入到5G 射頻(RF) 與WiFi 6/6e 解決方案。

相較于前一世代的16nm射頻技術，N6RF晶體管的效能提升超過16%。此外，N6RF 針對6GHz 以下及毫米波頻段的5G 射頻收發器提供大幅降低的功耗與面積，同時兼顧消費者所需的效能、功能與電池壽命。而且，臺積電N6RF 制程亦將強化支持WiFi 6/6e 的效能與功耗效率。

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最后，針對2020 年發布的3DFabric 系統整合解決方案方面，魏哲家強調，臺積電持續擴展由三維堆疊及先進封裝技術組成的完備3DFabric 系統整合解決方案。其針對高效能運算應用方面，臺積電將于2021 年提供更大的光罩尺寸來支持整合型扇出暨封裝基板(InFO_oS) 及CoWoS 封裝解決方案，運用范圍更大的布局規劃來整合小芯片及高頻寬記憶體。此外，系統整合芯片之中芯片堆疊于晶圓之上(CoW) 的版本預計2021 年完成N7 對N7 的驗證，并于2022 年在嶄新的全自動化晶圓廠開始生產。

至于，針對移動應用方面，臺積電推出InFO_B 解決方案，將強大的行動處理器整合于輕薄精巧的封裝之中，提供強化的效能與功耗效率，并且支持移動設備制造廠商封裝時所需的動態隨機存取記憶體堆疊。

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最后，在特殊制程方面，魏哲家強調，臺積電致力為廣泛的應用提供同級最佳的特殊制程技術，包括RF/ 連網、CMOS 影像感測、以及電源管理技術。而臺積電提供技術的客制化服務，為客戶創造獨特的差異性，并擁有完善的智慧財產權保護系統。為逐家指出，過去10 年臺積電在特殊制程技術方面實現了雙位數的成長，奠基于臺積電堅定承諾持續投資特殊制程技術的開發。過去兩年，臺積電為支援技術和制造能力成長而進行的總投資增加4 倍之多。而2020 年，臺積電則運用了超過280 項技術，為500 多個客戶生產超過1 萬1,000 種產品。

而在相關的綠色制造方面，臺積店于2020 年7 月成為首家加入RE100 的半導體公司，并承諾到2050 年，公司所有生產廠房和辦公室將100% 使用再生能源。而實現此承諾的中期目標是到2030 年時使用25% 的再生能源。截至2020 年，臺積電已購買1.2 百萬瓩的再生能源，約占總用電量的7%。另外，臺積電于2021 年開始建造業界首座零廢棄物制造中心，預計2023 年進行試產，其將采用最先進的回收和純化制程，將廢棄物轉化為電子級化學品。

另外，魏哲家還透露，目前美國亞利桑那州5nm制程晶圓廠已經開始動工興建。魏哲家指出，該座投資120 億美元所興建的5nm制程晶圓廠將按照時間，在2024年進行大規模的量產。

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