台積電上海技術論壇:3DFabric 技術推動HPC創新

新浪科技 發佈 2023-11-20T09:15:30.566292+00:00

新浪數碼訊 6月30日上午消息,近日台積電正式在中國上海召開年度技術論壇,2022年,台積電與其合作夥伴創造了超過 12000 種創新產品,運用近300種不同的台積電技術。

新浪數碼訊 6月30日上午消息,近日台積電正式在中國上海召開年度技術論壇,

2022年,台積電與其合作夥伴創造了超過 12000 種創新產品,運用近300種不同的台積電技術。台積電持續投資先進邏輯工藝、3DFabric 和特殊製程等技術,在適當的時間提供合適的技術,協助推動客戶創新。

目前,隨著 AI、5G 和其他先進工藝技術的發展,全球正通過智能邊緣網絡產生大量的運算工作負載,需要更快、更節能的晶片來滿足此需求。台積電預計到2030年,因需求激增,全球半導體市場將達到約1萬億美元規模,其中 高性能計算(HPC)相關應用占 40%、智慧型手機占 30%、汽車占 15%、物聯網占10%。

從2017年到2022年,台積電對特殊工藝技術投資的年複合增長率超過40%。到2026年,台積電預計將特殊工藝產能提升近50%,

隨著台積電的工藝技術從10納米發展至2納米,台積電能源效率在十年間以15%的年複合增長率高速增長。 因此台積電工藝技術的產能年複合增長率在2019年至2023年間將超過 40%。

2020年開始量產5納米技術,及之後推出的通過推出N4、 N4P、N4X 和 N5A 等技術,持續強化其5納米工藝家族。

台積電的3納米工藝技術也是半導體產業中第一個實現高量產和高良率的工藝技術,官方預計 3 納米將在移動和 HPC 應用的驅動下快速、順利地實現產能提升。台積電還推出 N3P 和 N3X 來提升工藝技術價值,在提供額外性能和面積優勢的同時,還保持了與N3E的設計規則兼容性,能夠最大程 度地實現 IP 復用。

此外,台積電還推出了業界第一個基於3納米的Auto Early 技術,命名為N3AE。 N3AE提供以N3E為基礎的汽車製程設計套件(PDK),

此外,幾項相關技術也公布了進展,台積電 3DFabric 系統整合技術包括各種先進的 3D 晶片堆疊和先進封裝技術,以支持廣泛的下一代產品:在 3D 晶片堆疊方面,台積電在系統整合晶片(TSMC-SoIC)技術家族中 加入微凸塊的SoIC-P,以支持更具成本敏感度的應用。

2.5D CoWoS 平台得以實現先進邏輯和高頻寬記憶體的整合,適用於人工智慧、機器學習和數據中心等 HPC 應用;整合型扇出層疊封裝技術(InFO PoP)和 InFO-3D 支持移動應用,InFO-2.5D 則支持 HPC 小晶片整合。基於堆疊晶片技術的系統整合晶片(SoIC)現可被整合於整合型扇出 (InFO)或 CoWoS 封裝中,以實現最終系統整合。

CoWoS 家族主要針對需要整合先進邏輯和高帶寬存儲器的 HPC 應用。根據台積電的說法,已經支持超過 25 個客戶的 140 多種 CoWoS 產品。所有 CoWoS 解決方案的中介層面積均在增加,以便整合更多先進晶片和高帶寬存儲器的堆疊,以滿足更高的性能需求。台積電正在開發具有高達 6 個光罩尺寸(約 5,000 平方毫米)重布線層(RDL)中介層的 CoWoS 解決方案,能夠容納 12 個高帶寬存儲器堆疊。

InFO PoP 自 2016 年開始量產並運用於高端行動裝置,可以在更小的封裝規格中容納更大、更厚的系統級晶片(SoC)。在 HPC 應用方面,無基板的 InFO_M 支持高達 500 平方毫米的小晶片整合,適用於對外型尺寸敏感度較高的應用。

3D晶片堆疊技術,SoIC-P 採用 18-25 微米間距微凸塊堆疊技術,主要針對如移動、物聯網等成本應用。SoIC-X 採用無凸塊堆疊技術,主要針對 HPC 應用。其晶片對晶圓堆疊方案具有 4.5 至 9 微米的鍵合間距,已在台積電的 N7 工藝技術中量產。SoIC 堆疊晶片可以進一步整合到 CoWoS、InFo 或傳統倒裝晶片封裝,運用 於客戶的最終產品。

AMD就展示了採用 SoIC-X 技術將 N5 GPU 和 CPU 堆疊於底層晶片,並整合在 CoWoS 封裝中,以滿足下一代百萬兆級(exa-scale)運算的需求,這也是台積電 3DFabric 技術推動 HPC 創新的案例。

在去年的開放創新平台(Open Innovation Platform ,OIP)論壇上,台積電宣布推出新的 3DFabric 聯盟,這是繼 IP 聯盟、電子設計自動化(EDA)聯盟、設計中心聯盟(DCA)、雲端(Cloud)聯盟和價值鏈聯盟(VCA)之後的第六個 OIP 聯盟,旨在促進下一代 HPC 和移動設計的生態系統合作,

此外,為了滿足客戶不斷增長的需求,台積電加快了晶圓廠建設速度。從 2017 年到 2019 年,平均每年進行大約 2 期的晶圓廠建設工程。加快到2020 年到 2023 年,平均建設進度大幅增加至每年約 5 期的工程。

在過去兩年,台積電總共展開了 10 期的晶圓廠新建工程,包括在台灣地區的 5 期晶圓廠工程與 2 期先進封裝廠工程,以及全球範圍內的 3 期晶圓廠工程。在中國大陸,南京廠新 1 期的 28 納米製程晶圓廠已於 2022 年開始量產。

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