台积电最新公布5nm+/4nm/3nm工艺制程进度，推出超低功耗工艺N12e

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）8月25日，台积电举办了第26届技术研讨会，并分享了其最新的工艺制程情况。在今年实现5nm芯片的量产后，台积电的5nm+、3nm等也在规划中，并取得最新进展。

7nm芯片出货10亿颗，5nm量产，N5+、N4、N3量产准备中

今年7月，台积电宣布采用7nm工艺生产出第10亿颗芯片，用于最新的 5G 设备和基础

建设以及 AI 和 HPC 应用当中。此外，台积电也是第一家将EUV技术用于7 纳米世代商业化生产的晶圆制造服务公司。台积电7nm工艺于2018年4月正式进入量产，已经为数十家客户的100多种产品制造芯片。

今年以来，在对抗 COVID-19疫情的过程当中，科技被运用在温度传感器、自动驾驶送货车辆，以及机器人等领域。也更需要运算能力来帮助研究人员研究疾病和寻找治疗方法。此外，网络的使用量在今年得到大幅跃升。

台积电CEO魏哲家表示，台积电坚定看好5G部署和 AI普化，预计这两大趋势将会持续很长的一段时间，而台积电将在此过程当中与我们的生态系统合作伙伴协同合作，并且支持我们的客户。

在7nm方面，N7和N7+已经量产，并持续维持高良率，保持较高的速度和逻辑密度。

N5与N5+，后者2021年量产

N5也已经量产，台积电的N5是业界目前最先进的制程技术，提供最佳PPA。跟N7相比，N5在速度上提升15%，功耗降低30%，逻辑密度提升80%。N5制程广泛采用EUV技术，表现出台积在先进制造的领导地位。

台积电计划在2021年推出N5的加强版N5P，与N5相比，它将带来5％的额外速度提升和10％的功率提升。

N4：预计2021年第四季试产，2022年量产

N4是5纳米工艺家族的最新成员，它透过完全兼容的设计规则从 N5 进行直接转移，从而提供更高的效能、功率和密度。这将使客户能够利用已充分发展的 N5 设计基础建设，并从与 N5 相比极具竞争力的成本/效能优势中获益。

N4预计于2021年第四季开始试产，目标 2022 年量产。

台积电表示，相信5纳米工艺家族将成为本公司另一个具规模庞大且持久的工艺。

N3:预计2021年试产，2022年下半年量产。

N3定位将成为全世界最先进的专业集成电路制造服务工艺技术，其逻辑密度将可提高 70％，效能提升 15％，功耗则比N5降低 30％。

N3工艺将继续采用FinFET晶体管的架构，台积电高管表示有两个重要的考量，一是研发团队发现了新的方式将FinFET的性能提高到新的高度。二是提供最佳的技术成熟度、效能和成本，拥有完整的平台支持行动和 HPC 应用，能够把这样的创新尽快带给客户。

N3 的试产预计于 2021 年开始，量产的目标时间则是 2022 年下半年。

台积电将继续先进工艺的研发，目前正在与客户密切合作，定义N3之后下个重要节点的技术与规格。

而台积电高管也介绍，正在研究新材料以及架构方面的突破，例如高迁移率通道、纳米片/纳米线、2D 材料，碳纳米管等等。

先进制程产能与扩建：3nm生产基地，2nm研发中心

自2018年导入7nm工艺量产后，台积电的7nm产能逐渐增长，预计2020年7nm产能将是2018年3.5倍还多，2020年另一个重要工艺5nm的量产，大量采用EUV制程，进一步提升芯片效能、降低功耗，预计两年后5nm产能将在超过3倍的成长。

从全球EUV装机量情况看，台积电占比达到50%，而EUV Wafer Move方面，台积电占比60%。越多的EUV Wafer Move代表累积更多的学习与经验，也是EUV能否成功量产的指标之一。

为了满足市场对半导体先进工艺技术的需求，台积电2020年的资本支出计划提高了10亿美元至 160亿与170亿美元之间。

在台积电南科厂区，晶圆18厂第一到三期是5nm生产基地，其中第一、二期已经开始量产，第三期开始装机。晶圆18厂的第四到六期将是未来3nm生产基地，目前正在兴建当中。

晶圆14厂第八期将作为特殊制程技术的生产基地，14厂第7期上方AP2C是未来先进封装技术的生产基地。

台积电新竹厂区，R1开始新建一座新的研发中心，计划于2021年完工，将作为2nm以及更先进技术的研发基地。旁边的晶圆厂将作为未来2nm的生产基地，目前正在进行土地取得中。

推出超低功耗工艺技术N12e，整合3D IC平台为“3D Fabric”

台积电提供最广泛的特殊工艺产品组合，包括 MEMS、影像传感器、嵌入式内存、射频、模拟、模拟、高压和功率IC，它们能够与台积电的先进逻辑工艺无缝接轨，为客户提供最佳的系统级解决方案。

据介绍，台积电特殊工艺的产能占公司总产能的比重逐年上升，2015年为38%，今年预计占54%。今年特殊制程的总产能将比去年成长10%。

因应物联网和人工智能的需求，台积电推出最先进的超低功耗工艺技术，即N12e，其针对边缘 AI 装置进行优化。

据介绍，N12e 建立在12FFC +工艺技术的基础上，可以重复使用现有的 IP生态系统。这是第一种使用 FinFET 晶体管的超低功耗工艺技术，可显著提高速度、功耗和逻辑密度。它也能支持超低漏电装置和低至 0.4V 的超低 Vdd 设计，这对于业界来说也是重大技术突破，能够在物联网（AIoT）、行动和其他边缘应用的人工智能领域促成最先进的创新。

此外，在此次技术论坛上，台积电宣布将3D硅堆栈和先进封装技术家族，即SoIC、InFO、CoWoS等3D IC平台整合在一起命名为3D Fabric。2D微缩已不足以整合系统微缩的形势下，台积电3D IC技术可以缩小面积，提高性能，整合不同功能的需求。台积电已经拥有业内最先进的晶圆级3D IC技术。台积电将持续提供业内最完整，最多用途的内部互连解决方案，用于整合逻辑芯片，高带宽内存和特殊制程芯片，实现很多创新的产品设计。

魏哲家还表示，台积电的商业模式与客户建立的信任关系是台积电制胜的关键。他说，我们33年来一路与各位客户建立起信任关系，客户信任一直是我们的核心价值和使命，也是台积电商业模式不可或缺的一部分。最重要的是，我们绝对不与客户竞争，从未推出自己的产品，因此才能投入所有资源，专注于确保客户的成功。我们也会投入更多力量一起创新，一起为世界作出贡献！

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