台积电2nm首年客户采用率将达3nm/5nm的两倍

5月15日，2025台积电技术论坛台北场正式开幕，台积电业务开发及全球业务的资深副总经理暨副共同营运长张晓强表示，台积电即将量产的 2nm制程客户采用度非常高，第一年的是3nm和5nm第一年的两倍，第二年预计更是会达到四倍。

张晓强表示，半导体业正经历非常重要的战略变革。以他业界30年经验来说，仍对半导体未来充满信心。要理解市场，最重要的是关注长期发展趋势，这些趋势是由基础技术、商业或经济所决定，而非短期市场动荡。

张晓强指出，半导体产业时下最热门的词汇是AI。从半导体的角度来看，2024年被视为AI 的本命年。AI 应用对各个半导体领域都带来了巨大的影响，而且这个趋势在2025年预计将继续非常强劲。因此，从半导体应用的角度来看，AI 的主要驱动力是在领先制程节点上，例如5nm、3nm，以及未来的2nm。同时，CoWoS 等先进封装技术也非常重要。

另外，AI 的最大市场来源是高性能计算（HPC）。AI 之所以能引领未来半导体发展，最重要的一个基本要素是能源效率。由于半导体制程技术不断推进以及设计构架的演进，能源效率大约每两年会提升三倍（3X），使得能源效率被认为是未来AI 发展最重要的基础。尤其，AI 的许多应用目前都在云端，未来或扩展到边缘端，使得未来的半导体环境将完全被AI 所驱动。AI 应用在各方面都会蓬勃发展。

而就整个市场与应用趋势来说，智能手机的高端机款将大量采用领先技术。然而，即使是最先进的手机，能源效率仍然是最需改进的地方，模拟应用的影响力依然很强。至于，汽车方面，虽然汽车市场整体相对疲软，但在半导体应用方面，汽车对先进制程的采用正在加速。这主要归因于自动驾驶功能的进步。而且，目前自驾功能芯片大部分仍使用12nm或8nm制程，但未来将加速进入5nm或3nm制程。而且，越来越多车用电子装置，甚至被视为会比机器人更先前前一步。电动车的制造过程也越来越电子化，如同智能手机的制造。

而在机器人方面，真正的机器人，特别是目前热议的人形机器人，是未来的趋势。许多汽车制造商正在将汽车的概念延伸到机器人领域。人形机器人需要极高的智慧程度，这来自于先进的处理器。它们需要大量的复杂电子零件和先进软件来实现功能，例如模仿人手动作。因此，未来的机器人需要达到10倍的进步，包括价格、功耗和运算能力。这将需要更先进的制程技术。而网络通信技术标准约每十年增加10倍的带宽，这意味着需要更多的运算能力。例如，从Wi-Fi 6 到Wi-Fi 7，需要更多投资来提供更高频宽和更多功能。

针对以上的市场发展趋势，张晓强强调，台积电的技术路线图具有可预测性，并且是客户导向的。他们会提前宣布未来两三年的技术，以便客户规划产品。在N3 制程方面，演讲时已进入量产的第三年。持续有衍生的制程，例如N3E (提升性能）、N3B (提升性能与密度），以及未来针对HPC 的N3X (更高性能、更高频率）。

而接下来的N2 制程客户采用度非常高，第一年的是N3/N5 第一年的两倍，第二年更是达到了四倍。越来越多的学术研究也开始采用最先进的制程。至于，新开发A14 制程预计到2028年进入大量生产。该先进制程相较于前一代N2，A14 的性能将提升10%，能源效率提升30%，逻辑密度增加超过20%。能源效率和逻辑密度的提升对于AI 和HPC 应用非常关键。A14 也结合了设计与技术的创新。

另外，在A16 制程方面，则是第一代采用背面供电（Super Power Rail，SPR）技术的制程。SPR 将电源网络放在晶圆的背面。A16 的研发进展顺利，预计在2026年下半年进入量产。而A16 将为AI 和HPC 带来很多优势。至于，在未来晶体管技术上，台积电研发团队正在探索GAA (Gate-All-Around) 等创新技术。例如，使用C-Gate (Compound Gate) 材料制作的反相器已展现了优异的性能。材料方面也在研究低维度甚至2D 材料，以提供未来更多机会。

而为了应对AI 运算需求，需要更多的运算核心，这催生了3D 整合技术。台积电已推出System-on-Wafer 的概念，利用整片晶圆作为中介层（interposer），这相较于传统封装可带来40倍的整合尺寸提升。同时，为了提升能源效率，光电整合是未来重要的方向。目前光电转换多发生在机柜顶部，未来目标是将光电元件与电子芯片整合在封装层级。这能带来额外约2倍的能源效率提升。

最后，除了最先进的逻辑制程，特殊制程技术也非常重要。张晓强强调，这包括感测器（sensor）、电源管理（power management，pivic technology）、射频（RF），以及嵌入式內存（Embedded Memory）。嵌入式內存，特别是嵌入式非挥发性內存（eNVM），越来越多地整合到逻辑芯片中。主流的eNVM 包括RRAM (RM) 和MRAM (Magnetic friend)，它们与逻辑制程兼容且易于微缩。这些技术能将內存储存单元嵌入逻辑芯片中。

电源管理技术方面，高电压技术很重要。将高电压技术导入到较小的制程节点可以大幅降低功耗（28%）并增加逻辑密度（40%）。台积电的电源管理技术发展蓝图也着重于提升电压能力。

编辑：芯智讯-林子来源：technews