晶圓代工龍頭臺(tái)積電近日展開2022年臺(tái)積電技術(shù)研討會(huì)北美場，分享制程技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖及未來計(jì)劃。關(guān)鍵之一就是3納米（N3）和2納米（N2）等先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)。幾年內(nèi)這些節(jié)點(diǎn)將用于制造先進(jìn)CPU、GPU和SoC。CeLesmc

N3：未來三年的五個(gè)制程技術(shù)

外媒報(bào)導(dǎo)，隨著制造技術(shù)越來越復(fù)雜，發(fā)展、研究和開發(fā)時(shí)間也越來越長。不再看到臺(tái)積電和其他代工廠每兩年就會(huì)出現(xiàn)全新節(jié)點(diǎn)。而最先進(jìn)N3制程，臺(tái)積電導(dǎo)入時(shí)程擴(kuò)大到2.5年左右，N2制程更延長到3年。CeLesmc

延長導(dǎo)入時(shí)程代表臺(tái)積電需提供N3節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)版，以滿足客戶需求，因客戶仍不斷提升每瓦性能及電晶體晶體密度。另一個(gè)原因是N2節(jié)點(diǎn)依賴納米片(Nanosheet)結(jié)構(gòu)達(dá)成全新柵極環(huán)繞場效應(yīng)晶體管(GAA FET)，成本提高，且必須新設(shè)計(jì)方法、新IP和其他變化。雖然先進(jìn)芯片開發(fā)人員將很快轉(zhuǎn)移到N2制程，但臺(tái)積電普通客戶仍持續(xù)使用各種N3制程技術(shù)。CeLesmc

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臺(tái)積電技術(shù)研討會(huì)還談到幾年內(nèi)推出的四種N3節(jié)點(diǎn)延伸制程，使N3節(jié)點(diǎn)總計(jì)五個(gè)制程N(yùn)3、N3E、N3P、N3S和N3X。N3延伸制程是為超高性能應(yīng)用提供改進(jìn)技術(shù)，有更高性能數(shù)量的電晶體密度，以及更高增強(qiáng)電壓。所有技術(shù)都支援FinFlex架構(gòu)，是臺(tái)積電的秘密武器，極大化增強(qiáng)設(shè)計(jì)靈活性，并允許芯片設(shè)計(jì)人員精確最佳化性能、功耗和成本。CeLesmc

N3和N3E：步上量產(chǎn)軌道

臺(tái)積電第一個(gè)3納米級(jí)節(jié)點(diǎn)稱為N3，有望下半年量產(chǎn)，實(shí)體產(chǎn)品將于2023年初交付客戶。主要針對(duì)早期使用客戶，可投資領(lǐng)先設(shè)計(jì)，并從性能、功率、面積(PPA)受惠先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。但它是為特定類型應(yīng)用量身打造，因此N3節(jié)點(diǎn)應(yīng)用性較窄，可能不適合所有應(yīng)用。CeLesmc

這使N3E制程有發(fā)揮作用的空間，提高性能也降低功耗，且增加應(yīng)用性，以期提高產(chǎn)量。需考量的是邏輯密度略低，與N5制程相較，N3E電晶體密度提高1.6倍，且相同運(yùn)算速度和復(fù)雜性下降低34%功耗，或相同功率和復(fù)雜性下提升18%性能。臺(tái)積電資料顯示，N3E比N4X運(yùn)算速度更快，但支援超高驅(qū)動(dòng)電流和1.2V以上電壓，雖然性能較好，功耗卻較高。CeLesmc

N3E制程芯片風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)將在第二季或第三季開始，量產(chǎn)2023年中開始。商用化N3E制程芯片2023年底或2024年初上市。CeLesmc

N3P、N3S和N3X：性能/密度提升

N3節(jié)點(diǎn)延伸并不只N3E，2024年將推出N3P制程，是N3制程的性能增強(qiáng)版，另外還有N3S，是N3制程的電晶體密度增強(qiáng)版。臺(tái)積電并沒有透露相較N3制程改變或提升哪些地方，發(fā)展藍(lán)圖甚至沒有N3S制程，無法確認(rèn)性能。CeLesmc

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對(duì)功耗和成本都需求超高性能的客戶，臺(tái)積電提供N3X制程。N3X制程是N4X制程接班，但同樣未透露詳細(xì)資訊，只表示N3X制程支援高驅(qū)動(dòng)電流和電壓，市場推測N3X可使用背面供電。目前談?wù)摰亩际荈inFET技術(shù)的制程節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電預(yù)計(jì)N2節(jié)點(diǎn)采用納米片架構(gòu)GAAFET技術(shù)達(dá)成背面供電，市場猜測能否達(dá)成還不能確定。不過N3X制程提升電壓和性能，屆時(shí)臺(tái)積電將具備許多優(yōu)勢(shì)。CeLesmc

FinFlex：N3制程秘密武器

談到增強(qiáng)性能，就不能不提臺(tái)積電N3制程的秘密武器FinFlex技術(shù)。簡單說，F(xiàn)inFlex允許芯片設(shè)計(jì)人員精確設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模組，以具備更高性能、更高密度和更低功耗。臺(tái)積電FinFlex技術(shù)允許芯片設(shè)計(jì)人員在一個(gè)模組內(nèi)混合搭配各類型FinFET，以精確訂定性能、功耗和芯片面積。對(duì)CPU核心這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，最佳化有很多提高核心性能的機(jī)會(huì)，同時(shí)還能最佳化芯片的裸片尺寸。CeLesmc

雖然FinFlex技術(shù)并不能取代節(jié)點(diǎn)升級(jí)后性能、密度、電壓變化，但FinFlex看來卻是最佳化性能、功率和成本的好方法。臺(tái)積電N3節(jié)點(diǎn)制程將透過FinFlex使FinFET技術(shù)更接近采用納米片的GAAFET靈活性，包括提供可調(diào)節(jié)的通道寬度，以取得更高性能或降低功耗。CeLesmc

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最后總結(jié)，與N7和N5節(jié)點(diǎn)一樣，N3將成為臺(tái)積電另一個(gè)持久節(jié)點(diǎn)系列。尤其臺(tái)積電2納米節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向納米片GAAFET技術(shù)，3納米節(jié)點(diǎn)系列將成為經(jīng)典先進(jìn)FinFET技術(shù)最后一個(gè)系列，許多客戶預(yù)定還會(huì)采用幾年或更久。反過來這也是臺(tái)積電為不同應(yīng)用準(zhǔn)備多版N3制程系列及FinFlex技術(shù)的原因，為芯片設(shè)計(jì)人員提供更多靈活性。CeLesmc

N2：2025年量產(chǎn)

2022技術(shù)論壇上，臺(tái)積電首度推出了下一代先進(jìn)制程N(yùn)2，該技術(shù)代表了N3的又一個(gè)顯著進(jìn)步，在相同功率下速度提升10-15%，或在相同速度下功率降低25-30%，開啟高效性能新時(shí)代。CeLesmc

臺(tái)積電N2技術(shù)將采用納米片晶體管架構(gòu)，在性能和功率效率方面提供全節(jié)點(diǎn)改進(jìn)，從而支持臺(tái)積電客戶的下一代產(chǎn)品創(chuàng)新。除了移動(dòng)計(jì)算基準(zhǔn)版本之外，N2技術(shù)平臺(tái)還包括一個(gè)高性能版本，以及全面的小芯片集成解決方案。N2計(jì)劃于2025年開始生產(chǎn)。CeLesmc

  來源：全球半導(dǎo)體觀察整理CeLesmc

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