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(原标题:详解台积电代工场畴昔权略)情欲九歌十大禁片
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起首:内容由半导体行业不雅察(ID:icbank)编译自morethanmoore,谢谢。
在已往的一年里,我有契机向每家大型代工场究诘他们畴昔的计算。这一系列中最新的是台积电,这是他们最近晓谕阶梯图和行将推出的工艺节点工夫的一部分。手脚环球最初的顶端和 EUV 逻辑制造商,以及封装绝大多数大型 AI 芯片的公司,台积电在已往几年中濒临着快速和大领域实行的压力。手脚对下一代工夫的承诺的一部分,该公司晓谕了其 A16 工艺节点、Super Power Rail(后头供电的营销称号)、报复共封装光学器件和晶圆上硅工夫,欺诈对最大芯片更大基板的需求。这是我对于这些公告的最新视频。
这些音尘是在本年早些时候台积电的好意思国工夫研讨会上晓谕的。该研讨会是一次路演,涵盖了该公司的各个大洲和主要阛阓。就在欧盟研讨会之前,我有契机与台积电高等副总裁兼副联席首席运营官张凯文博士进行了一次采访。咱们筹商了日常的话题,从张凯文对摩尔定律的倡导,到阛阓在东谈主工智能的重压下发生了怎样的变化(以及东谈主工智能的激活)。
底下是采访的纲目。
问:当首席实行官们先容策画的畴昔时,有些东谈主会说摩尔定律照旧失效了。他们说他们必须在架构方面进行创新,因为他们从封装和工艺节点工夫中获益未几。台积电对此抓什么态度?
答:嗯,我的回话很浅易:我不在乎。惟一咱们大约赓续推进工夫特出,我不在乎摩尔定律是否灵验。
但履行是,许多东谈主仅仅基于二维缩放对摩尔定律进行了褊狭的界说——现在情况已不再如斯。望望咱们行业的创新炒作,咱们实质上仍在赓续寻找不同的方法,将更多功能和更多才调集成到更小的外形尺寸中。咱们赓续终了更高的性能和更高的能效。因此从这个角度来看,我觉得摩尔定律或工夫缩放将赓续存在。咱们将赓续创新,推进行业上前发展。
问:那么咱们是否应该再行界说摩尔定律?咱们是否应该制定一条新定律?
答:(笑)我让别东谈主来界说吧。
问:台积电以渐进式的工艺节点更新而有名——主要工艺节点是主要节点,然后是在此节点上不绝迭代的小变化。您觉得台积电的生效有若干归功于这种渐进式战术?
答:嗯,我不太心爱“渐进”这个词!如若你望望咱们的工夫阶梯图,从 5nm 到 3nm,现在从 3nm 到 2nm,如若你望望动力后果的提高,你会发现它不是渐进式的。每代王人特出 30%。但在主要节点之间,咱们将赓续推进渐进式增强。咱们这么作念的原因是,咱们允许咱们的客户赓续从每一代新工夫中赢得扩展效益。是以在主要节点之间——是的,咱们赓续推进渐进式。但在主要节点之间,增强,或者说功率、性能、密度的更恰詈骂常权贵的。
问:是不是因为当客户进入主要节点时,他们需要大批的前期资原本开发芯片?通过欺诈这些主要节点的更新,他们不错欺诈交流或至少访佛的联想,而不消花费一大笔钱?
答:没错。举例,在咱们的客户升级到 5nm 后,他们不错赓续欺诈从 N5 到 N5P 的增量增强,当赢得性能提高后,您就不错转到 N4 和 N4P,并赢得进一步的密度更正。因此,在您跳到主要节点后,这些增量增强使咱们的客户大约赓续成绩扩展上风和他们前期的投资。
问:主要节点的这些增强有若干是来自里面出站联想,有若干是来自入站客户需求?
答:咱们与客户密切合作,取舍正确的工夫节点来阻止他们的居品。这日常基于特定的居品联想,以了解他们在那儿不错最大限定地终了最好居品水平效益。因此,咱们与客户密切合作,作念出正确的取舍。
问:您有收到过主顾什么令东谈主叹息的条目吗?
答:不会。咱们不念念让客户感到不测。咱们实质上与他们密切合作——咱们对客户保抓怒放,以确保他们取舍正确的工夫。请记着,咱们遴选的是代工业务形式。咱们的指标是匡助客户终了生效的居品。我的雇主经常告诉我:“凯文,你知谈,咱们从事代工业务,咱们共同勤勉,取得生效,但有一个法例,客户必须先生效,然后咱们才能生效。”
问:咱们现在正在参加台积电欧盟工夫研讨会;你们刚刚举行了好意思国研讨会。主要公告是新的主要节点 A16,以及这一代也将推出的全新 Super Power Rail 工夫。这些带来了什么?
答:A16 是一项紧要的工夫更正,在为畴昔的高性能应用(尤其是针对 HPC 和 AI 的应用)带来更多功能和性能方面具有改造性。A16 遴选纳米片晶体管,这是业界最初且伊始进的晶体管架构。
同期,咱们还增多了一个相等创新的后头电源轨联想。这种后头电源轨联想允许客户将电源布线从正面移到后头,从而腾出空间来提高性能,同期改善电源。咱们的方法与传统的 BSPDN 联想相等不同 - 在传统的后头电源轨中,你只需钻孔即可将后头金属聚集到正面金属。这么作念会占用空间,况且必须扩大库单位的占用空间。但在咱们的联想中,咱们遴选了相等创新的方法 - 咱们将触点或晶体管、晶体管的源极移到后头,而不会改变库单位的占用空间。因此,这种私密的方法使咱们大约保抓占用空间,并为客户提供最大的机动性
问:这是否意味着为了终了这一指标,传统的制造法子会有些庞杂?
答:我不念念批驳这个具体的历程法子,因为咱们的研发团队不会很痛快,然则不错。
问:它就像三明治联想,晶体管、信号和电源。这细目会增多好多制形资本吧?
答:虽然,这细目会产生有关资本,但如若你望望密度、功率和性能上风,我觉得它的价值特出了资本。这对于高性能策画和东谈主工智能应用尤其迫切,因为节能策画是关键驱动成分。
问:那么如若有东谈主取舍 A16 节点,他们是否必须佩戴 Super Power Rail?
答:A16 按照界说将领有超等电源轨,是的。但咱们如实提供了工夫选项,使咱们的客户大约赓续欺诈现存的联想贵府情欲九歌十大禁片,而不消使用后头电源。举例,在电源布线不那么密集的移动应用中,您不消使用后头电源。
问:日常在这些行径中,不管是您如故您的竞争敌手,王人会在出产前几年发布公告。那么,咱们预测 A16 会在什么时候推出呢?
答:因此,咱们的指标是在 2026 年下半年为主要客户插足 A16 出产。
问:这是否意味着您现在大致处于 PDK 的 0.1 版块?
答:我不念念详备证明咱们的典质品计算,但总的来说,咱们的典质品计算是针对客户出产天数而联想的。正如我之前所说,咱们但愿 A16 能在 2026 年下半年插足出产。因此,咱们的典质品计算将撑抓这种计算。
问:咱们预测统共居品王人将在台湾出产吗?
A:A16将在台湾首发。
问:客岁,你们引入了 FINFLEX 这一术语,即欺诈 N3 并优化鳍片数目以决定是需要高性能如故高后果。现在你们正在使用 N2 终了 NanoFlex。NanoFlex 与咱们认知的 FINFLEX 有何不同?
答:这是一种相等创新的方法。您可能传奇过联想工夫协同优化 (DTCO),咱们将赓续推进联想与工夫之间的勾搭,以进一步优化咱们的工夫居品。对于 FINFLEX,在鳍式晶体管架构中,鳍片的数目是数字化的。因此,在已往,在这种创新的 FINFLEX 方法出现之前,您必须使用三个鳍片或四个鳍片,您无法平缓交换它们。咱们的 3nm FINFLEX 工夫允许联想东谈主员羼杂搭配不同的基于鳍片的库联想,但对于纳米片,咱们称之为 NanoFlex。这是一个访佛的念念法,允许联想东谈主员羼杂搭配不同高度的库,但它们的片宽度不同,因此您不错轮换使用不同的尺寸。不同高度的库将允许联想东谈主员把柄特定的联想指标进行取舍,以终了最好效益,从而终了更高的功率、更高的性能和更高的密度。
问:那么纳米片结构仍然有三片高,这似乎是行业法子?
答:是的,但您不错改变纸张宽度,这决定了藏书楼的高度。
问:那么彰着意味着你们也有不同的 VT 选项?NanoFlex 和 VT?
答:是的,手脚又名联想师,你如实有好多取舍!
问:CoWoS(晶圆基板芯片)需求更生,NVIDIA、AMD、英特尔的需求量王人很大。你们在多猛进度上大约得志阛阓需求?CoWoS 的蔓延确认怎样?
答:对咱们来说,CoWoS 是 AI 加快器的主力。如若你望望现时统共的大型 AI 加快器联想,它们确实王人是基于台积电 N5 或 N4 工夫加上 CoWoS。CoWoS 的需求量很大!客岁,AI 的激增让包括咱们在内的好多东谈主措手不足。CoWoS 的需求在已往一年中大幅增长。
咱们现在正在赶快扩大咱们的 CoWoS 产能,我觉得咱们所说的复合年增长率远高于 60%。这个数字相等高,但仍在赓续增长。咱们与客户密切合作,确保得志他们最关键的需求。但这是产能方面,CoWoS,即里面才调。咱们也在扩大咱们的 CoWoS 才调。
如若您望望现时伊始进的 AI 加快器,就会发现 CoWoS 中介层尺寸约略是光罩尺寸的 3 倍,而光罩尺寸约为 800 平方毫米-这提供了集周至光罩尺寸 SoC 以及最多 8 个 HBM 堆栈的才调。但在畴昔,也即是两年后,咱们将大约将中介层尺寸扩大到光罩尺寸的 4.5 倍,让咱们的客户大约集成最多 12 个 HBM 堆栈。咱们不会留步于此。咱们的研发团队照旧运转将 CoWoS 中介层尺寸扩大到光罩尺寸的 7 倍或 8 倍。
问:12 个 HBM 堆栈够用吗?我一直传奇东谈主们念念要更多。
答:在本次研讨会上,咱们还晓谕了另一项创新的系统级集成工夫,咱们称之为晶圆系统 (SoW)。如若你仔细念念念念,晶圆加工开辟所能制造的最大尺寸是单个 300 毫米晶圆,因此咱们将晶圆手脚基础层,并将统共逻辑和高带宽 DRAM 整合在一齐,以集成统共这个词晶圆区域。因此,如若你使用 CoWoS 术语来料到,中介层尺寸的“X”数是 40 倍,相等庞杂。这即是咱们为客户提供的奇迹,以赓续集成更多策画功能和更多内存带宽,以得志畴昔的 AI 需求。
问:家喻户晓,现时有两家主要公司(Cerebras 和 Tesla)正在磋商晶圆级芯片,而且它们王人使用你们的居品。在冷却和电源握住方面,你们为客户提供了若干匡助?
答:咱们与客户密切合作——咱们进行晶圆级集成。客户彰着必须联想系统级后端,即怎样将冷却剂引入系统。彰着,您需要进行大批合作——咱们与系统提供商的客户密切合作,共同寻找最好散热贬责决策。
问:这个晶圆系统预测在 2026/2027 年问世吗?
答:咱们照旧进行了有限的出产,但正如您所指出的,您知谈会有更多的 AI 高性能客户但愿欺诈这种系统级集成来得志他们畴昔的需求。
问:您说的是 3 倍光罩、4.5 倍光罩和 40 倍光罩,那么畴昔,由于工夫(高数值孔径 EUV)的发展,光罩尺寸必须变得更小,咱们是否会说将这个数字翻倍?
答:我但愿咱们不消削弱标线尺寸!咱们看到的是东谈主们但愿将它们全部集成在一齐,以便它们大约细巧勾搭。
问:那么这是否意味着当咱们赢得更高效的工艺节点工夫时,对策画才调的需求老是在增多?您现在说咱们处于晶圆级封装。极限在那儿?
艺术学厕拍答:太空是极限。我觉得咱们将不绝看到对节能策画的需求趋势——它是永无至极的。如若咱们批驳的是东谈主工智能模子 ChatGPT,GPT4 照旧使用了好多查验东谈主工智能芯片。因此,咱们将赓续在晶体管级别扩展咱们的才调——来岁咱们将有 3nm,然后咱们将转向 2nm,咱们的 A16 将赓续在晶体管级别推进节能策画。同期,咱们筹商 CoWoS 以扩展晶圆级集成。咱们还将把光信号引入封装中。把统共这些放在一齐,咱们实质上是在批驳为客户提供平台,使他们大约集成更多的策画功能和更多的内存带宽,以得志畴昔的东谈主工智能需求。
问:当我与集成板载光学元件的公司交谈时,他们正在与你们的竞争敌手进行代工。但你们照旧从事光学元件行业一段时刻了,而且你们领有这项新工夫。
答:它是紧凑型通用光子引擎,也即是 COUPE 的缩写。
咱们从事硅光子学照旧有一段时刻了。实质上,咱们照旧为客户制造了组件,他们将硅光子学与电收发器组合在一齐,形成了数据中心日常使用的光学可插拔收发器。
但咱们今天所作念的是更进一步,欺诈咱们伊始进的 3D 堆叠工夫。咱们使用羼杂键合工夫将电子芯片和光子芯片更细巧地结合在一齐,形成一个小尺寸的光学引擎。这即是进行电子到光子迁徙的场地。咱们知谈电子擅长策画,但光子在信号传输方面更胜一筹。因此,通过构建这种紧凑型光学引擎,咱们将它集成到先进的封装中,不管是今天的基板,如故畴昔不错欺诈 CoWoS 之类的东西将它们结合在一齐,以赫然提高带宽和功率后果。如若你望望今天的纯铜全电子系统,50Tb/s 交换机不错消耗特出 2000 瓦的功率。因此,通过使用这种渺小的微型光学引擎,咱们实质上不错将功率裁汰至少 40%。因此,这对于以最低功率终了高数据带宽相等灵验。
问:您最终是否会有一些客户念念要晶圆级工夫,而一些客户则念念要光学工夫?
答:是的,但我觉得关键是将它们结合在一齐,因为策画仍然必须由电子完成。
问:是以你说的是领有两个独处的芯片,即电子芯片和光学芯片,并使用伊始进的羼杂键合工夫将它们键合在一齐,而一些公司暗示咱们实质上但愿将统共这些王人放在合并个芯片上。你们能作念到吗?
答:在先进的电子芯片上终了某些光子特质相等阻止,单片芯片也很难终了。然则,我觉得通过使用咱们的羼杂键合工夫,咱们不错终了确实与单片贬责决策访佛的聚集性和功率后果,同期它还允许咱们折柳优化电子芯片和光子芯片。我觉得这即是两全其好意思的方法。
问:您谈到了用于采集方面的可插拔收发器,但咱们在这里筹商的更多是集成光子学、顺利将芯片对芯片集成到封装中。那么可插拔版块呢?
答:实质上,现在已有可插拔版块,如若你望望今天的数据中心,你会发现,使用可插拔版块是主流作念法。在板级,是的。因此,你不错在板级将电子迁徙为光子。因此,畴昔,你将在芯片内进行迁徙。因此,从芯片发出的信号照旧将电子迁徙为光子。这即是后果所在。
问:然则它能终了可插入吗?
答:它照旧是可插拔的;它有一个光纤,你不错把它插入你的芯片。你仅仅不念念把它拿出来!
问:我最近参不雅了一家晶圆厂,看到了 ASML 最新最棒的居品——新一代高数值孔径 EUV 机器。英特尔在批驳这项工夫时无庸婉言,并暗示他们念念成为第一个部署这项工夫的公司。台积电在高数值孔径方面的官方态度是什么?
答:让咱们讲究一下——台积电在将 EUV 引入大批量出产方面处于最初地位。回到咱们的 7nm 代,咱们是业内第一个将 EUV 引入 HVM(大批量出产)环境的公司。就 EUV 的出产使用和出产后果而言,咱们今天仍然处于最初地位。我觉得咱们的研发团队将赓续磋商新的 EUV 功能,彰着包括高 NA EUV。咱们将取舍正确的位置来阻止咱们的工夫节点。你必须沟通好多成分,彰着是可扩展性成分,还有资本可制造性成分。
问:你们还筹商了扩大环球出产,并晓谕在环球配置多家新工场。确认怎样?
答:确认相等顺利,而且速率也相等快。望望咱们的制造踪迹,就会发现它照旧扩大了不少。仅在已往几年,咱们的亚利桑那州工场就赶快蔓延。咱们建造了第一家专注于 4nm 的工场,来岁将插足出产。咱们还在那里建造了第二家工场,并晓谕在那里建造第三家工场。咱们将赓续将伊始进的节点带到北好意思,因为那里是咱们最大的客户群。从 4nm 到 3nm,再到 2nm,致使畴昔的 A16。这相等令东谈主得意!
与此同期,咱们正在日本和欧洲拓展咱们的专科工夫。在日本,熊本技俩确认顺利,咱们将在本年下半年投产。咱们将引进伊始进的 MCU 镶嵌式非易失性存储器,这对欧洲的汽车行业相等迫切。
问:这是否以某种神气蔓延到封装?
答:咱们正在评估这个取舍,但与此同期,我觉得现在咱们正在与咱们的合作伙伴密切合作,以提高在好意思国的出产才调。
问:因为咱们正在批驳对东谈主工智能和机器学习的需求,您是否通过您的客户看到台积电的研发愈加侧重于得志这些客户的需求?
答:东谈主工智能正在成为环球主要的工夫平台,消耗着伊始进的硅片。但别忘了移动领域。移动领域仍然是一个大量消费领域,它也需要伊始进的工夫。因此,咱们正在通过针对不同应用和细分阛阓的优化工夫来得志统共需求。咱们的研发部门与不同应用领域的不同客户密切合作。是以我觉得这是一件相等令东谈主得意的事情。咱们将赓续推进咱们的工夫定制,以得志畴昔的居品需求。
https://morethanmoore.substack.com/p/q-and-a-with-tsmc-on-next-gen-foundry
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