【技術論壇懶人包】台積電A14量產時程、先進封裝、下一代電晶體及矽光子進展一文看懂
全球晶圓代工龍頭台積電今日（5/15）在新竹舉辦技術論壇，會中揭示半導體先進製程如2奈米、A16、A14以及先進封裝如 InFo、CoWoS、SoW 系統級晶圓技術進展。論壇中還提到下一代電晶體微縮技術 CFET，同時也透過2D材料的電晶體，發展出最薄的電晶體通道。此外，也探討特殊製程、車用級先進封裝以及矽光子等技術的進展。
台積電業務開發資深副總暨副共同營運長張曉強在論壇中指出，預計到了2030年，半導體市場將達到 1兆美元，由高效能運算（HPC）（45%）、智慧型手機（25%）、汽車（15%）和物聯網（10%）等應用主導。為了因應龐大市場需求，台積電持續精進先進製程，以符合客戶成長；台積電先進製程技術包括甫於北美技術論壇發表的A14，以及A16和2奈米。
A14製程→2028年量產
張曉強說，A14將以更強大的運算能力和更高的能源效率加速AI發展的里程碑，並增強智慧型手機的內建AI功能。與2奈米製程技術相比，在相同功耗下，A14速度提升達15%；而在相同速度下，功率降低達 30%，邏輯密度增加超過20%。
他繼續指出，A14將採用新的NanoFlex Pro技術，以實現更高的效能、能源效率和設計靈活性。A14計劃於2028年開始生產，搭載超級電軌技術（Super Power Rail, SPR）的版本則計劃於2029年推出。
A16製程→2026年下半年量產
提到A16製程，張曉強指出，A16製程對於訊號路由和供電要求嚴苛的資料中心AI/HPC產品，為其提供業界最佳的背面供電技術和優化的邏輯密度。A16計劃於2026年下半年量產。
2奈米→2025年下半年量產
台積電2奈米依計畫在今年下半年量產，256Mb的SRAM平均良率超過90%。2奈米第二年的新設計定案（tape-outs）數量比同期的5奈米增長4 倍。2奈米家族包括N2P、N2X，N2P依計畫在2026年下半年量產，與N3E製程技術相比，N2P在相同功耗下，速度提升18%；而在相同速度下，功率降低約36%，邏輯密度增加1.2倍。N2X 將提供約10%最大時脈頻率，並計劃於2027年量產。
3奈米已超過70個設計定案
張曉強說，3奈米是一個高產量且長期生產的技術，截至2025年4月，已有超過70個新的設計定案。3奈米家族包括N3E、N3P、N3X和N3C。
其中，N3E正為旗艦的行動和HPC / AI產品進行高度量產。N3P將於2024年第四季進入量產。N3A係針對汽車應用，包括駕駛輔助和自動駕駛技術，目前正在進行最終缺陷改善，有望獲得AEC-Q100一級認證，將於2025年稍晚生產就緒。至於N3X致力為客戶CPU產品突破效能極限；N3C則為價值優先的產品提升成本效益。
下一代電晶體技術候選→CFET
張曉強提到，互補式場效電晶體（CFET）設計是很有前景的微縮技術候選，可滿足越來越多在緊湊外形尺寸中提高效能和降低功耗的需求；透過將 nFET 和 pFET 垂直堆疊，CFET實現近兩倍的電晶體密度。台積電將nFET和pFET整合於同一晶圓中，並展示了具備48奈米閘極間距、世界上最小的CFET逆變器。
此外，台積電在採用2D材料的電晶體方面取得進展，發展出研究組合中，最薄的電晶體通道；同時展示了第一個在類似於2奈米技術的堆疊奈米片電晶體架構中，採用單層通道的電氣性能。
先進封裝技術進展
台積電3DFabric先進封裝技術提供SoIC、InFO、CoWoS平台讓客戶選擇。其中，SoIC平台用於3D矽堆疊，由SoIC-P和SoIC-X兩種堆疊方案組成，用於N3-on-N4堆疊的SoIC技術將於2025年進入量產，其間距為6μm；下一世代SoIC A14-on-N2將於2029年就緒。InFO PoP和InFO-3D針對高階行動應用，InFO 2.5D則用於HPC的小晶片整合。
在CoWoS技術進展部分，基於矽中介層的CoWoS-S和基於RDL中介層的CoWoS-L和CoWoS-R，目的在為HPC應用整合先進邏輯和HBM，且讓更大的光罩尺寸使更多的晶圓可以整合到同一個封裝中，這樣可以更有效地將多個較小的晶片（小晶片）和記憶體堆疊（如HBM）整合到一個單獨且較大的中介層上。
其中，5.5倍光罩尺寸的CoWoS-L技術將於2026年推出；而台積電正在透過9.5倍光罩尺寸的CoWoS突破界限，計劃於2027年量產，此一尺寸可在一個封裝中整合12個或更多的HBM堆疊，結合台積電先進邏輯晶片技術，支援更大的AI加速器設計。
SoW系統級晶圓技術進展
張曉強指出，此技術的創新之處在於整合邏輯晶片和HBM（晶圓級整合），可滿足AI訓練對運算能力激增的需求。SoW平台將所有必要的元件整合在一起，例如連接器、電源模組和冷卻模組。其中，台積電SoW-X是一款基於CoWoS技術和晶圓尺寸的系統，運算能力比現有的CoWoS解決方案高40倍，與整座伺服器機架相當，SoW-X計劃於2027年量產。
特殊製程進展→HBM基礎裸晶
台積電針對特殊製程提供各種解決方案，其中包括業界首款HBM基礎裸晶（Base Die），採用先進邏輯技術進行 HBM4移轉，進而實現高效能和低功耗。其中，12奈米的基礎裸晶解決方案可讓功耗降低40%以上，現已準備就緒。3奈米基礎裸晶解決方案將於2025年底就緒。
矽光子技術進展
矽光子技術可用於頻寬擴展，利用光收發器可實現高速、低能耗、可靠的數據傳輸；搭配SoIC技術，可將電子和光子裸晶堆疊在一起，實現更高的互連密度和更低的系統功耗，從電路板層到中介層的光引擎整合可提供10倍以上的功耗優勢。
車用級先進封裝 瞄準智慧車輛應用
台積電推出車用級先進封裝解決方案，透過3D高密度金屬-絕緣體-金屬（MiM）電容，橫向溢流整合電容（LOFIC）影像感測器具備高動態範圍，可應對光線條件的突然變化。另針對車用智慧型先進駕駛輔助系統（ADAS），它在不犧牲光線性能和生成效果的情況下，提供超過100 dB的LED無閃爍動態範圍。
台積電也推出新技術支援物聯網應用，包括已開始N4e的探索性開發，旨在繼續降低Vdd （正電源電壓）。此外，超低漏電SRAM和邏輯電路進一步降低了漏電功率，從而延長電池壽命。