台积电4nm提速，加紧布局3D封装
2021-06-03
14:00:57
来源: 半导体行业观察
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据台媒经济日报报道，台积电在昨日的技术论坛上表示，公司4纳米提前一季在今年第3季试产，3纳米也可望如期于明年下半年量产之际，公司也持续布局更先进制程，以及特殊制程开发，包括纳米层片装置、创新材料布局等，要持续拉开与竞争对手的差距。
台积电业务开发副总张晓强昨日说明先进制程突破进展，张晓强目前负责台积电业务策略，包括技术蓝图、客户沟通与互动等。他提到，台积电在3纳米之后更先进的技术上取得突破，如纳米层片装置开发，以短通道控制，在低电压下仍能提供良好效能，期望将纳米层片的效能提高超过10%以上。
同时，台积电创造一种将金属与2D材料结合的新方法，改善接触阻力和为缩小元件尺寸的最小接触长度，低温传输过程，以及原子级薄膜面间和通道材料，为未来的2D电子产品铺路。
此外，在1D碳纳米管电晶体方面也取得进步，在制作高品质、超薄介电系统方面有突破性进展。
据报道，台积电在论坛上释出逾十项先进制程进展，包括支持下一世代5G手机与WiFi 6／6e效能的6纳米无线射频（RF）制程、支援最先进汽车应用5纳米N5A制程、4纳米米提前试产、3纳米硅智财就绪可开始设计流程，以及3D先进封装整合平台更新，总计有逾50家台积电大联盟伙伴线上参展，逾5,000位客户与技术伙伴注册参与。
魏哲家提到，台积电5纳米领先量产以来，应用涵盖智能手机、高速运算、物联网，累计出货量已超过50万片，最新推出N5A制程因应汽车应用需求，支援人工智能的驾驶辅助及数位车辆座舱。
台积电2020年领先业界量产5纳米技术，其良率提升的速度较前一世代的7纳米技术更快。
台媒钜亨网也指出，台积电营运组织资深副总经理秦永沛今昨日表示，2023年5纳米产能与2020年相较，将大增逾4倍；而为提高3纳米与2纳米开发与生产效率，原先计划的研发中心将改为晶圆十二厂第八期、第九期，其中第八期将于今年完成，也计划建造2纳米制程晶圆厂，正进行土地取得程序。
秦永沛指出，台积电承诺持续投资产能，以支援全球客户需求，迅速提升7 纳米、7 纳米强化版与6 纳米产能，今年7 纳米系列产能与2018 年相比，将会大幅成长超过4 倍，而2023 年5 纳米产能与2020 年相较，同样将大幅成长逾4 倍；2018 年至2021 年，先进制程技术产能增加3 成以上。
秦永沛表示，5 纳米制程D0 值(平均缺陷密度) 比7 纳米同期的表现还好，已低于0.1，广泛采用EUV 是其中一项重要因素，而4 奈米初期D0 值表现也相当不错，预期2022 年会跟5 纳米一样好。
秦永沛指出，去年台积电装设的EUV 机台设备，约占全球EUV 技术产能的一半，占全球累计晶圆数量的65%，且今年台积电的EUV 光罩护膜产能将是2019 年的20倍，以满足大量量产需求。
特殊制程技术方面，秦永沛说明，台积电特殊制程包括电源管理、混合讯号、感测器、指纹辨识等，产能将年增12%。
晶圆厂区规划方面，秦永沛指出，位于台南厂区的晶圆十八厂，前三期厂房已量产5 纳米制程，第四期正在施工中，十八厂第五到八期是3 纳米生产基地，正准备中；晶圆十四厂第八期将是未来特殊制程生产基地，先进封装生产基地也在兴建中。
新竹厂区部分，秦永沛表示，为提高3 纳米与2 纳米开发与生产效率，原先计划的研发中心将改为晶圆十二厂第八期、第九期，其中第八期正在兴建中，将于今年完成，也计划建造一座生产2 纳米制程的新晶圆厂，目前正进行土地取得程序。
至于美国亚利桑那州厂，秦永沛指出，该厂区位于凤凰城机场的北边，第一期正兴建中，预计2024 年采5 纳米制程量产，月产能2万片。
SoIC最快2022年小量投产，年底有5座3DFabric厂
台积电总裁魏哲家表示，台积电持续扩展3DFabric系统整合解决方案，SoIC(系统整合晶片)将于2022年小量投产，同年底将有5座3DFabric专用的晶圆厂。
台积电技术论坛中揭示先进逻辑技术、特殊技术、及3DFabric先进封装与芯片堆叠技术等创新成果。今年是连续第二年采用线上形式举行技术论坛，与客户分享最新技术发展，包括3DFabric系列技术的强化版。
台积电在去年的技术论坛上，首次揭露将SoIC(系统整合芯片)、InFO(整合型扇出封装技术)、CoWoS(基板上晶圆上芯片封装) 等先进封装与芯片堆叠技术，整合为3DIC 技术平台「3DFabric」，今年则宣布，将持续扩展3DFabric 系统整合解决方案。
魏哲家指出，针对高效运算，今年将提供更大的光罩尺寸，来支援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画来整合小芯片及高频宽记忆体。此外，系统整合晶片中芯片堆叠于晶圆之上(CoW) 的版本，预计今年完成7 奈米对7 纳米的验证，并于2022 年在崭新的全自动化晶圆厂开始生产。
针对行动应用，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中，提供强化效能与功耗效率，并支援行动装置制造厂封装时，所需的动态随机存取记忆体堆叠。
SoIC 方面，魏哲家指出，其为3DFabric 平台旗下最新成员，是业界第一个高密度3D 小芯片(chiplet) 堆叠技术，可将不同尺寸、功能、节点的小芯片进行异质整合，未来若要追求更好的运算效率、更大的资讯频宽、更小的面积尺寸、更好的成本效益，3D 小芯片堆叠会是最好的选择。
魏哲家今日也说，SoIC 将于2022 年小量投产，同年年底将有5 座3DFabric专用的晶圆厂。
台积电目前正扩大在竹南的凸块(bumping) 制程、测试和后端3D 先进封装服务产能。该厂区目前正在施工，将于2022 年下半年开始进行SoIC 生产。
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