台积电2021年技术论坛：发布全新N5A/N6RF/3DFabric技术，3nm明年下半年量产

与非网6月2日讯 晶圆代工龙头台积电在中国台北举办2021 年技术论坛，这也是台积电连续第二年采用线上形式举行，共有超过5,000 位来自全球各地的客户与技术伙伴注册参与。在此次活动上，台积电分享了最新的技术发展，其包括针对下一代5G射频器件与WiFi 6/6e产品的N6RF 制程、针对最先进汽车应用的N5A 制程、以及3DFabric 系列先进封装与芯片堆叠技术的强化版。

在开场的主题演讲中，台积电总裁魏哲家表示，疫情加速了数字化的脚步，并对所有产业皆造成冲击。根据IDC 预测，全球GDP 的65% 将与数字经济相关。而在此情况下，与数字化转型相关的投资激增。而且预期在即使疫情之后，这类投资仍将持续，并从而创造数字全球经济。因此，为提供更高的运算能力和更高效的网路基础建设，高效能运算（HPC） 应用的需求激增，这也使得高效能运算应用已成为驱动半导体技术的主要动能之一，并且需要先进技术才能提供具有竞争力的效能。

魏哲家还强调，数字化以前所未有的速度改变社会人们利用科技克服全球疫情带来的隔阂，彼此进行连系与合作，并且解决问题。数字化转型为半导体产业开启了充满机会的崭新格局，而台积电全球技术论坛彰显了许多我们加强与扩充技术组合的方法，协助客户释放创新。

其中，台积电于2020 年领先业界量产5nm技术，其良率提升的速度较前一代的7nm技术更快。N5 家族之中的N4加强版藉由减少光罩层，以及与N5几近相容的设计法则，进一步提升了效能、功耗效率、以及电晶体密度。自从在2020 年台积电技术论坛公布之后，N4 的开发进度相当顺利，预计于2021 年第3季开始试产。

另外，台积电推出了5nm家族的最新成员——N5A 制程，目标在于满足更新颖且更强化的汽车应用对于运算能力日益增加的需求，例如支援人工智能的驾驶辅助及智能座舱。N5A 将现今超级电脑使用的相同技术带入车辆之中，搭载N5 的运算效能、功耗效率、以及逻辑密度，同时符合AEC-Q100 Grade 2 严格的品质与可靠性要求，以及其他汽车安全与品质的标准，台积电生气蓬勃的汽车设计实现平台也提供支持。N5A 预计于2022 年第3 季问世。

至于台积电N3（3nm）制程，目标是在2022 年下半年在南科的Fab 18 晶圆开始量产，届时将成为全球最先进的逻辑技术。N3 凭借着可靠的FinFET晶体管架构，支援最佳的效能、功耗效率、以及成本效益。相较于N5 技术，其速度增快15%，功耗降低达30%，逻辑密度增加达70%。

魏哲家另外还进一步发表了支持5G 时代的先进射频技术的N6RF 制程。魏哲家强调，相较于4G，5G 智能型手机需要更多的硅晶面积与功耗来支援更高速的无线数据传输，5G 让芯片整合更多的功能与元件，随着芯片尺寸日益增大，它们在智能手机内部正与电池竞相争取有限的空间。因此，台积电首次发表的N6RF 制程，是将先进的N6 逻辑制程所具备的功耗、效能、面积优势带入到5G 射频(RF) 与WiFi 6/6e 解决方案。

相较于前一世代的16nm射频技术，N6RF晶体管的效能提升超过16%。此外，N6RF 针对6GHz 以下及毫米波频段的5G 射频收发器提供大幅降低的功耗与面积，同时兼顾消费者所需的效能、功能与电池寿命。而且，台积电N6RF 制程亦将强化支持WiFi 6/6e 的效能与功耗效率。

最后，针对2020 年发布的3DFabric 系统整合解决方案方面，魏哲家强调，台积电持续扩展由三维堆叠及先进封装技术组成的完备3DFabric 系统整合解决方案。其针对高效能运算应用方面，台积电将于2021 年提供更大的光罩尺寸来支持整合型扇出暨封装基板(InFO_oS) 及CoWoS 封装解决方案，运用范围更大的布局规划来整合小芯片及高频宽记忆体。此外，系统整合芯片之中芯片堆叠于晶圆之上(CoW) 的版本预计2021 年完成N7 对N7 的验证，并于2022 年在崭新的全自动化晶圆厂开始生产。

至于，针对移动应用方面，台积电推出InFO_B 解决方案，将强大的行动处理器整合于轻薄精巧的封装之中，提供强化的效能与功耗效率，并且支持移动设备制造厂商封装时所需的动态随机存取记忆体堆叠。

最后，在特殊制程方面，魏哲家强调，台积电致力为广泛的应用提供同级最佳的特殊制程技术，包括RF/ 连网、CMOS 影像感测、以及电源管理技术。而台积电提供技术的客制化服务，为客户创造独特的差异性，并拥有完善的智慧财产权保护系统。为逐家指出，过去10 年台积电在特殊制程技术方面实现了双位数的成长，奠基于台积电坚定承诺持续投资特殊制程技术的开发。过去两年，台积电为支援技术和制造能力成长而进行的总投资增加4 倍之多。而2020 年，台积电则运用了超过280 项技术，为500 多个客户生产超过1 万1,000 种产品。

而在相关的绿色制造方面，台积店于2020 年7 月成为首家加入RE100 的半导体公司，并承诺到2050 年，公司所有生产厂房和办公室将100% 使用再生能源。而实现此承诺的中期目标是到2030 年时使用25% 的再生能源。截至2020 年，台积电已购买1.2 百万瓩的再生能源，约占总用电量的7%。另外，台积电于2021 年开始建造业界首座零废弃物制造中心，预计2023 年进行试产，其将采用最先进的回收和纯化制程，将废弃物转化为电子级化学品。

另外，魏哲家还透露，目前美国亚利桑那州5nm制程晶圆厂已经开始动工兴建。魏哲家指出，该座投资120 亿美元所兴建的5nm制程晶圆厂将按照时间，在2024年进行大规模的量产。

作为全球晶圆代工龙头，台积电在先进技术方面的研发进展，足以代表世界芯片制造技术的前沿趋势。

5nm、3nm系列以及更先进制程技术的优化升级，仍将是顶尖芯片制造商们竞逐的高地。与此同时，小芯片技术正成为推动高性能芯片持续提升算力的重要产业趋势之一。