臺積電上海技術(shù)論壇到底講了些什么？（1）
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6月21日，在結(jié)束美洲、歐洲、中國臺灣等地的年度技術(shù)論壇之后，臺積電正式在中國上海召開年度技術(shù)論壇。本場論壇由臺積電總裁魏哲家、臺積電中國總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球領(lǐng)銜，臺積電業(yè)務(wù)開發(fā)暨海外運(yùn)營辦公室資深副總張曉強(qiáng)、歐亞業(yè)務(wù)及技術(shù)研究資深副總侯永清也都有出席。在此次論壇上，臺積電分享了其最新的技術(shù)路線以及對產(chǎn)業(yè)未來趨勢的看法。此外，之前傳聞還顯示，臺積電相關(guān)高管還將拜訪阿里巴巴 、壁仞等大陸重要客戶。
臺積電最新2022年年報(bào)顯示，去年產(chǎn)出占全球半導(dǎo)體（不含存儲(chǔ)）市場產(chǎn)值30%，較前一年度的26%增加。公司營收凈額以客戶營運(yùn)總部所在地區(qū)分，北美市場占比高達(dá)68%、亞太市場（不含日本與中國大陸）占比11%、大陸市場占比11%。另外，臺積電大陸廠區(qū)獲利則約占臺積電全年度獲利個(gè)位數(shù)百分比。
從今年第一季度財(cái)報(bào)來看，中國大陸業(yè)務(wù)占臺積電營收10%至15%，僅次于北美業(yè)務(wù)。
從臺積電在中國大陸的產(chǎn)能布局來看，臺積電2002年在上海松江設(shè)立8吋晶圓廠，并于2016年在南京設(shè)12吋晶圓廠和一座設(shè)計(jì)服務(wù)中心。目前，臺積電南京廠的28nm制程擴(kuò)產(chǎn)已于去年量產(chǎn)。
數(shù)據(jù)顯示，臺積電上海廠營收在臺積電2021年總營收當(dāng)中的占比僅約1%，上海與南京廠2021年獲利約200億元新臺幣（約合人民幣46.4億元），由于臺積電獲利穩(wěn)健成長，該年度累計(jì)獲利超過5,100億元新臺幣（約合人民幣1184億元），大陸兩個(gè)廠區(qū)獲利貢獻(xiàn)接近4%，仍有相當(dāng)大的成長空間。
芯智訊認(rèn)為，此次臺積電上海技術(shù)論壇的召開以及傳聞魏哲家將在會(huì)后帶隊(duì)拜訪中國大陸客戶，目的是為了進(jìn)一步加強(qiáng)與國內(nèi)廠商的合作，降低如美國新規(guī)等外在因素對于臺積電與國內(nèi)客戶之間正常合作的影響，即明確對于在非實(shí)體清單內(nèi)的國內(nèi)客戶可以不受影響的正常代工合作，也就是說目前臺積電最先進(jìn)的3nm代工都不會(huì)受到影響。對于這一點(diǎn)，芯智訊也得到了臺積電內(nèi)部人士的確認(rèn)，并且了解到，目前國內(nèi)已經(jīng)有若干客戶在采用臺積電3nm工藝代工。不過，未來涉及GAA的制程可能存在影（美方有限制GAA相關(guān)EDA）。
對于臺積電來說，在半導(dǎo)體行業(yè)下行周期之下，加強(qiáng)與大陸廠商合作，也有望幫助臺積電提升產(chǎn)能利用率和維持毛利率。
對于此次上海論壇的內(nèi)容，除了宣布將推出面向汽車的N3AE和N3A制程，以及面向射頻的N4PRF制程之外，基本與之前的海外技術(shù)論壇內(nèi)容相近。由于此次活動(dòng)未邀請媒體，臺積電官方僅向芯智訊提供了一份媒體資料稿，芯智訊結(jié)合資料內(nèi)容以及此前的相關(guān)報(bào)道整理如下：
臺積電認(rèn)為隨著 AI、5G 和其他先進(jìn)工藝技術(shù)的發(fā)展，全球正通過智能邊緣網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生大量的運(yùn)算工作負(fù)載，因此需要更快、更節(jié)能的芯片來滿足此需求。預(yù)計(jì)到2030年，因需求激增，全球半導(dǎo)體市場將達(dá)到約 1萬億 美元規(guī)模，其中高性能計(jì)算（HPC）相關(guān)應(yīng)用占 40%、智能手機(jī)占 30%、汽車占 15%、物聯(lián)網(wǎng)占10%。
2022年，臺積公司與其合作伙伴共創(chuàng)造了超過 12,000 種創(chuàng)新產(chǎn)品，運(yùn)用近 300 種不同的臺積公司技術(shù)。臺積電表示，將持續(xù)投資先進(jìn)邏輯工藝、3DFabric 和特殊制程等技術(shù)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提供合適的技術(shù)，協(xié)助推動(dòng)客戶創(chuàng)新。
隨著臺積電的先進(jìn)工藝技術(shù)從 10 納米發(fā)展至 2 納米，臺積電的能源效率在約十年間以 15% 的年復(fù)合增長率提升，以支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的驚人成長。
臺積電先進(jìn)工藝技術(shù)的產(chǎn)能年復(fù)合增長率在 2019 年至 2023 年間將超過40%。
作為第一家于 2020 年開始量產(chǎn) 5 納米的晶圓廠，臺積電通過推出 N4、N4P、N4X 和 N5A 等技術(shù)，持續(xù)強(qiáng)化其 5 納米工藝家族。
臺積電的 3 納米工藝技術(shù)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中第一個(gè)實(shí)現(xiàn)高量產(chǎn)和高良率的工藝技術(shù)，臺積電預(yù)計(jì) 3 納米將在移動(dòng)和 HPC 應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下快速、順利地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提升（ramping）。臺積電2024年和2025年分別推出 N3P 和 N3X 來提升工藝技術(shù)價(jià)值，在提供額外性能和面積優(yōu)勢的同時(shí)，還保持了與今年推出的N3E 的設(shè)計(jì)規(guī)則兼容性，能夠最大程度地實(shí)現(xiàn) IP 復(fù)用。
N3是臺積電3nm最初版本，號稱對比N5同等功耗性能提升10-15%、同等性能功耗降低25-30%，邏輯密度達(dá)提升了70%，SRAM 密度提升了20%，模擬密度提升了10%。但在去年的IEDM上，臺積電公開N3的高密度位單元僅將 SRAM 密度提高了約5%。雖然，N3的接觸式柵極間距（Contacted Gate Pitch, CGP）為 45nm，是迄今為止最密集的工藝，領(lǐng)先于Intel 4的50nm CGP、三星4LPP的54nm CGP和臺積電 N5的51nm CGP。但是 SRAM 密度僅5%的提升，意味著 SRAM設(shè)計(jì)復(fù)雜度會(huì)增加，導(dǎo)致成本成本顯著增加。并且N3的良率和金屬堆疊性能也很差。
總結(jié)來說，N3的實(shí)際的性能、功耗、量產(chǎn)良率和進(jìn)度等都未能達(dá)到預(yù)期。于是有了今年的增強(qiáng)版的N3E。據(jù)悉，N3E修復(fù)了N3上的各種缺陷，設(shè)計(jì)指標(biāo)也有所放寬，對比N5同等功耗性能提升15-20%、同等性能功耗降低30-35%，邏輯密度約1.6倍（相比原計(jì)劃的N3有所降低），芯片密度約1.3倍。根據(jù)臺積電最新披露的數(shù)據(jù)顯示，N3E相比N3將帶來5%左右的性能提升；而后續(xù)的N3P相比N3E則將帶來4%的密度提升，10%的性能提升；N3X相比N3P將帶來4%的密度提升，15%的性能提升。
二、特殊工藝
臺積電提供了業(yè)界最全面的特殊工藝產(chǎn)品組合，包括電源管理、射頻、CMOS 影像感測等，涵蓋廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。從2017年到2022年，臺積電對特殊工藝技術(shù)投資的年復(fù)合增長率超過40%。到2026年，臺積公司預(yù)計(jì)將特殊工藝產(chǎn)能提升近50%。
汽車：將3nm帶入汽車市場
隨著汽車產(chǎn)業(yè)向自動(dòng)駕駛方向發(fā)展，運(yùn)算需求正在快速增加，且需要最先進(jìn)的邏輯技術(shù)。到 2030 年，臺積電預(yù)計(jì) 90% 的汽車將具備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），其中 L1、L2 和 L2+/L3 將有望分別達(dá)到 30% 的市場占有率。
在過去三年，臺積電推出了汽車設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)平臺（ADEP），通過提供領(lǐng)先業(yè)界、Grade 1 品質(zhì)認(rèn)證的 N7A 和 N5A 工藝來實(shí)現(xiàn)客戶在汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新。
為了讓客戶在技術(shù)成熟前就能預(yù)先進(jìn)行汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)，臺積電推出了 AutoEarly，作為提前啟動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)并縮短上市時(shí)間的墊腳石。
●N4AE 是基于 N4P 開發(fā)的新技術(shù)，將允許客戶在 2024 年開始進(jìn)行試產(chǎn)。
●從前面的臺積電的Roadmap來看，臺積電計(jì)劃在2024年推出業(yè)界第一個(gè)基于3nm的Auto Early技術(shù)，命名為N3AE。N3AE提供以N3E為基礎(chǔ)的汽車制程設(shè)計(jì)套件（PDK），讓客戶能夠提早采用3nm技術(shù)來設(shè)計(jì)汽車應(yīng)用產(chǎn)品，以便于2025年及時(shí)采用屆時(shí)已全面通過汽車制程驗(yàn)證的N3A 工藝技術(shù)。N3A 也將成為全球最先進(jìn)的汽車邏輯工藝技術(shù)。
支持 5G 和聯(lián)網(wǎng)性的先進(jìn)射頻技術(shù)
臺積電在 2021 年推出了 N6RF，該技術(shù)是基于公司創(chuàng)紀(jì)錄的 7 納米邏輯工藝技術(shù)，在速度和能源效率方面均具有同級最佳的晶體管性能。
●結(jié)合了出色的射頻性能以及優(yōu)秀的 7 納米邏輯速度和能源效率，臺積電的客戶可以通過從 16FFC 轉(zhuǎn)換到 N6RF，在半數(shù)字和半類比的射頻 SoC 上實(shí)現(xiàn)功耗降低 49%，減免移動(dòng)設(shè)備在能源預(yù)算以支持其他不斷成長的功能。
●臺積電在此次上海技術(shù)論壇上宣布推出最先進(jìn)的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）射頻技術(shù) N4PRF，預(yù)計(jì)于 2023 年下半年發(fā)布。相較于 N6RF，N4PRF 邏輯密度增加 77%，且在相同效能下，功耗降低45%。N4PRF 也比其前代技術(shù) N6RF 增加了 32%的 MOM 電容密度。
不過，芯智訊并未在臺積電網(wǎng)站上找到關(guān)于N4PRF 更進(jìn)一步的資料。臺積電PR部門表示，該工藝目前還在早期，因此無法提供更詳細(xì)的信息。
超低功耗
●臺積電的超低功耗解決方案持續(xù)推動(dòng)降低 Vdd，以實(shí)現(xiàn)對電子產(chǎn)品而言至關(guān)重要的節(jié)能。
●臺積電不斷提升技術(shù)水平，從 55ULP 的最小 Vdd 為 0.9V，到 N6e 的 Vdd已低于 0.4V，我們提供廣泛的電壓操作范圍，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)來達(dá)成最佳的功耗∕性能。
● 相較于 N22 解決方案，即將推出的 N6e 解決方案可提供約 4.9 倍的邏輯密度，并可降低超過 70%的功耗，為穿戴式設(shè)備提供極具吸引力的解決方案。
MCU / 嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器
●臺積電最先進(jìn)的 eNVM 技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了基于 16/12 納米的鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）技術(shù)，令客戶能夠從 FinFET 晶體管架構(gòu)的優(yōu)秀性能中獲益。
●由于傳統(tǒng)的浮閘式 eNVM 或 ESF3 技術(shù)越來越復(fù)雜臺積電還大量投資于RRAM 和 MRAM 等新的嵌入式存儲(chǔ)器技術(shù)。
這兩種新技術(shù)都已經(jīng)取得了成果，正在 22 納米和 40 納米上投產(chǎn)。
臺積電正在計(jì)劃開發(fā) 6 納米 eNVM 技術(shù)。
RRAM：已經(jīng)于 2022 年第一季開始生產(chǎn) 40/28/22 納米的 RRAM。
●臺積電的 28 納米 RRAM 進(jìn)展順利，具備可靠效能，適于汽車應(yīng)用。
●臺積電正在開發(fā)下一代的 12 納米 RRAM，預(yù)計(jì)在 2024 年第一季就緒。
MRAM：2020 年開始生產(chǎn)的 22 納米 MRAM 主要用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，現(xiàn)在，臺積電正在與客戶合作將 MRAM 技術(shù)用于未來的汽車應(yīng)用，并預(yù)計(jì)在 2023 年第二季取得 Grade 1 汽車等級認(rèn)證。
CMOS 影像傳感器●雖然智能手機(jī)的相機(jī)模組一直是互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）影像感測技術(shù)的主要驅(qū)動(dòng)力，但臺積公司預(yù)計(jì)車用相機(jī)將推動(dòng)下一波 CMOS 影像感測器（CIS）的增長。
●為了滿足未來感測器的需求，實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)且更智能的感測，臺積電一直致力于研究多晶圓堆疊解決方案，以展示新的感測器架構(gòu)，例如堆疊像素感測器、最小體積的全域快門感測器、基于事件的 RGB 融合感測器，以及具有集成存儲(chǔ)器的 AI 感測器。
顯示器
●在 5G、人工智能和 AR/VR 等技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，臺積電正致力于為許多新應(yīng)用提供更高的分辨率和更低的功耗。
●下一代高階 OLED 面板將需要更多的數(shù)字邏輯和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）內(nèi)容，以及更快的幀率，為了滿足此類需求，臺積公司正在將其高壓（HV）技術(shù)導(dǎo)入到 28 奈納米的產(chǎn)品中，以實(shí)現(xiàn)更好的能源效率和更高的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)密度。
●臺積電領(lǐng)先的 μDisplay on silicon 技術(shù)可以提供高達(dá) 10 倍的像素密度，以實(shí)現(xiàn)如 AR 和 VR 中使用的近眼顯示器所需之更高分辨率。
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