台积电近期举办2025年北美技术论坛,发布多项先进制程、先进封装技术推进。外媒《Tom's Hardware》特地专访台积电业务开发资深副总裁张晓强,探讨半导体业最新趋势及台积电未来技术与策略布局。

该外媒称,台积电将提供不同领先制程技术,再根据各细分市场进行定制化,成为“所有人的芯片代工厂”(Everyone's Foundry)。换言之,为了满足不同市场需求,台积电将提供多种领先的制程技术,并围绕三种方向调整其技术路线,分别是先进的晶体管扩展、电源传输优化,以及多芯片(multi-chiplet)系统集成。

1.追求最大晶体管密度、最高性能效率

针对智能手机与个人计算机这类产品,台积电将提供N3P、N2、N2P与A14制程技术,针对“每瓦性能”进行优化,同时避免背面供电(backside power delivery)的复杂性与成本,使得行动与消费性SoC在面积效率与电池续航间取得最佳平衡。

2.以合理成本提供最佳电源,实现最高性能效率

对于功耗一千瓦以上的数据中心处理器,台积电计划2026年底推出配备晶背供电(BSPDN)网络的A16,随后在2029年推出配备超级电轨技术(Super Power Rail,简称SPR)的A14。

3.适用数据中心的多芯片封装解决方案

为满足数据中心等级AI基础设施对多芯片封装解决方案需求增加,台积电已扩展其先进封装技术组合,涵盖硅光子与嵌入式电源组件,打造一体化、高带宽、节能的系统方案。

摩尔定律已死?张晓强这样看

谈到摩尔定律是否已死?张晓强认为,制程从5纳米发展到A14,目前看到的趋势是,每代电源效率提高约30%,并以每代20%左右的速度提高晶体管密度,性能则提升15%,与以往时代的进展基本上是一致的。

预期A14以下制程,张晓强表示台积电也有信心延续这个趋势,“从N2到A16的转变相当大,台积电完全有信心在2028年实现A14量产,实现大幅微缩,帮助客户受益于制程技术本身的进步优势”。

A14推出一年后,将推适用HPC应用的晶背供电版

在问到是否提供无BSPDN版的A14和A12制程?张晓强观察,目前移动应用出现分歧,与高性能计算(HPC)处理器相比,移动应用的功耗没那么高,客户更倾向使用前端供电(front-side power delivery),这足以在功耗、性能与成本间取得良好平衡。

他也强调,在A14推出一年后,台积电将推出适用HPC应用的SPR版本。换言之,台积电将提供两种技术路线,让不同产品线能实现各自的优化目标。

张晓强称,台积电的技术平台针对不同应用来做定制化,例如在晶体管库(transistor library)层级,公司针对不同产品结构与应用设计专属的晶体管库;晶体管技术层级有SPR,封装技术又分CoWoS和InFO,前者主要被HPC和AI采用,后者则多被移动设备使用,会针对不同应用类别进行优化。

A16、A14以下是否会出现延伸家族?

张晓强表示,目前光是3纳米已经有N3E、N3X、N3P、N3C这四个版本,这都是同一技术的不同衍生型,且彼此是兼容的。例如从N3E到N3P到N3C,客户可以重复使用大部分设计内容,帮助客户利用过去的产品设计或IP,通过制程优化进一步提升性能与良率。

值得注意的是,A16制程将采用SPR技术,由于电源连接从芯片正面完全转移到背面,需要大幅度的全新设计。张晓强指出,当改成晶背供电时,正面使用的组件库(cell library)仍可沿用大部分既有设计,只需进行最小限度修改,主要修改电源连接方式即可。

至于A14延伸家族,张晓强透露,“我们会延续过去几代(像2纳米)所采用的策略来发展A14。如果明年听到A14P或A14X的消息,我不会感到惊讶,之后也可能有A14C,主要都会遵循兼容、渐进式优化的理念。

最后谈到芯片级系统集成(SystemonWafer,SoW),张晓强认为这个趋势还在持续发展,客户希望扩大中介层(Interposer)的尺寸,来容纳更多的运算单元和HBM,也看到客户希望通过芯片级集成来满足未来需求,不过预期还要几年时间才会实现。

(首图来源:台积电)