台積電在IEEE國際電子器件大會(IEDM)未來邏輯組上透露,台積電14奈米製造技術的發展正在順利進行中。 台積電還再次強調,使用其 2nm 規模製造工藝預計將於 2025 年實現量產。
根據 SemiAnalysis 的 Dylan Patel 發布的幻燈片,台積電的 14nm生產節點的正式名稱為A14。 目前,台積電尚未透露計畫何時開始量產(HVM)A14及其規格,但鑑於N2計畫於2024年底推出,N2P計畫於2024年底推出,有理由推測A14將在那之後推出。 那是在 2027 年到 2028 年之間。
在功能方面,A14不太可能採用垂直堆疊互補場效應電晶體(CFETS),儘管台積電正在探索該技術。 因此,A14 可能會依賴該公司的第二代或第三代環形柵極 FET (Gaafet),就像 N2 節點一樣。
N2 和 A14 等節點需要系統級協同優化才能真正工作,並將效能、功耗和功能提公升到新的水平。
台積電是否計畫在 2027 年至 2028 年間為其 A14 工藝技術採用高數值孔徑 EUV 光刻工具還有待觀察。 然而,到那時,英特爾(可能還有其他晶元製造商)將採用並改進 0 的數值孔徑55的下一代EUV光刻機,晶元合同廠商應該相當容易使用它們。 然而,由於高數值孔徑 EUV 光刻工具將掩模尺寸減半,它們的使用給晶元設計人員和晶元製造商帶來了一些額外的挑戰。
當然,從現在到2027-2024年,情況可能會發生變化,所以我們不能做出太多的假設。 但很明顯,台積電的科學家和開發人員正在研究下一代生產節點。
隨著半導體工藝滲透到5nm以下,製造變得越來越困難和昂貴。 摩爾定律的物理極限在1nm左右,再往下就會有嚴重的量子隧穿問題,這將導致電晶體失效。 各大廠商採用的先進技術在實際尺寸上仍有一定的迴旋餘地,紙面上的1nm工藝可能仍然存在。
台積電去年成立團隊開發14nm工藝,CEO劉德銀表示,公司正在探索1nm的比例4nm更先進的工藝。 1.4nm工藝是半導體行業追求的目標之一,但將面臨巨大挑戰。
根據imec歐洲微電子中心的路線圖,2nm工藝之後是14A,即14nm工藝預計在2024年問世,然後是A10製程,即1nm,預計將在2024年問世。
但是,實際的量產時間可能會延遲。 在2nm節點之後,EUV光刻機需要進行大規模公升級,ASML預計將在2024年推出下一代EXE:5000系列,採用高數值孔徑技術,以提高光刻解像度。 但下一代EUV光刻機的價格將從15 億美元** 到 4 億美元以上,甚至可能進一步增加,這對製造商控制成本的能力構成了極大的考驗。
台積電回應新14nm 晶圓廠傳聞
有傳言稱,台積電將在台灣台中市中央科學園區(CTSP)二期設立一座新晶圓廠,採用2nm和更先進的工藝。 當地政府已確認台積電已進入第二階段,並已指定所有分配的土地專用於台積電第二晶圓廠。 據當地**稱,新晶圓廠預計將使用“2奈米以上的先進工藝”,表達了台積電希望將其最新技術帶到台中市的願望。
台積電新工廠的最新訊息已經出來。 中新社報導,在12月12日的國會例會期間,市長就台中市吸引台積電新廠的進展回應了立法會議員。 市長表示,該市已經完成了這筆交易,確認台積電將在CTSP的第二階段站穩腳跟。
市長解釋說,由於台積電電台第二廠規模龐大,台灣經濟部也在協助。 雖然CTSP一期擁有大量公司,但二期幾乎所有的土地都分配給台積電的臺中二廠。
對此,台積電對台中市**的支援表示感謝,並承諾會繼續配合相關程式。 台積電沒有進一步澄清CTSP第二階段是否會將技術用於2奈米和更先進的工藝。
三星有 14nm追台積電?有很多變數
三星電子長期以來一直滿足於排在第二位,遠遠落後於台積電,但到 2027 年,三星電子推出了 14nm 工藝節點,並建立了他的兩個主張,即他將顯著優於他的競爭對手。 對於2nm工藝節點,公司有信心在2024年按計畫製造2nm工藝節點。
1.4nm 和 2nm 工藝節點晶元都將使用三星在 2023 年發布的 3nm 晶元中首創的 GAA(Gate-All-Around)技術製造。 其最大的競爭對手台積電和IFS計畫從FinFET遷移到2nm節點的GAA電晶體,並計畫分別於2024年和2024年進行商業發布。
在另一次重大設計改革中,三星計畫在 1 年推出一款新產品通過在4nm節點上新增奈米片,奈米片的數量從三個增加到四個。 通過增加每個電晶體的奈米片數量,14奈米晶元將具有更高的開關容量和執行速度。 此外,更多的奈米片可以更好地控制電流,從而減少發熱和洩漏電流。
GAA 電晶體通過使用更小的電晶體來實現更高的速度,從而突破了 FinFET 的極限。 GAA電晶體架構與FinFET有90%的相似性,但其餘10%在水平奈米片的堆疊上有所不同。 與FinFET技術相比,奈米片電晶體可以在給定的尺寸內提供更高的驅動電流。 這種高驅動電流是通過堆疊奈米片獲得的。
如上所述,三星是第乙個實現 GAA 電晶體的公司,該公司稱之為 MBCFET(多橋通道 FET)。 然而,在縮小工藝節點的競賽中,它落後於台積電和IFS。 GAA 為 14nm工藝節點的突破終於為三星的奈米級路線圖提供了一些喘息的空間。
三星遠未開始量產 14nm晶元還剩下四年時間,在這段時間裡可能會發生很多事情。 儘管如此,該公司仍在追趕,與台積電爭奪巨型晶圓廠的頭把交椅。
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