台积电推出最新A16芯片制造工艺,业界分析师指出该技术可望领先英特尔的18A节点。然而,如今要判断哪一家公司将赢得工艺技术霸主地位还为时过早…

台积电(TSMC)宣布推出最新的A16芯片工艺技术,改变了技术领先地位的竞赛,业界分析师并指出,该工艺技术可望领先英特尔(Intel)的18A工艺节点。然而,业界分析师在接受《EE Times》专访时表示,哪一家公司将赢得此工艺技术霸主地位目前尚不明朗。

今年4月,台积电在宣布计划在2026年以前推出其最新A16芯片工艺,包括先进封装和3D IC技术,预期将用于为Nvidia和AMD等台积电关键客户实现人工智能(AI)创新。

A16将首次结合台积电的超级电轨(Super Power Rail,SPR)架构与纳米片晶体管。该公司希望透过将前端路由数据专用于信号,以提高逻辑密度和性能,从而使A16适用于具有复杂信号布线和密集供电网络的高效能计算(HPC)产品。据该公司称,相较于台积电的N2P工艺,A16可望在相同的工作电压(Vdd)下,为数据中心产品提升8~10%的速度、相同速度的功耗降低15~20%以及高达1.10倍的芯片密度提升。 

台积电A16工艺结合超级电轨架构与纳米片晶体管。

(来源:TSMC)

英特尔和台积电都在积极地利用封装和背面供电(backside power delivery)等专有技术争夺主导地位。但TIRIAS Research首席分析师Jim McGregor认为,两家公司各有其优势。 “比较台积电和英特尔之间的工艺技术,就像是在拿苹果和橘子作比较。”他告诉《EE Times》,“英特尔在密度方面一直较为积极,而在过渡至极紫外光(EUV)之前,英特尔往往是第一家采用新技术的公司。因此,我们似乎又回到了原点,这应该会给英特尔带来优势。除非每一种工艺都生产相同的产品,否则很难对这两家公司进行比较。”

英特尔率先采用了光刻技术领导厂商ASML的高数值孔径(NA) EUV工具,用于制造其18A节点及其更先进工艺的下一代芯片。台积电至今仍决定还不需要将高NA EUV纳入其A16生产蓝图。两家芯片制造商都在赌另一家的决策错了。

SemiAnalysis首席分析师Dylan Patel告诉《EE Times》:“台积电未采用高NA EUV,因为采用一般EUV进行多重图形曝光更具成本效益。”

供电与封装

台积电和英特尔提供的芯片制造组合包括先进的工艺技术、封装和供电。

McGregor说:“以16A节点来看,台积电将加入背面供电技术。因此,台积电在这方面应该与英特尔不相上下。不过,英特尔在玻璃基板等其他封装技术创新方面耕耘已久。在封装方面,英特尔不断推动技术进步与突破,说是产业领导者也当之无愧。”

TechInsights副主席Dan Hutcheson认为,竞争的芯片制造商仍处于竞赛的早期阶段。

Hutcheson告诉《EE Times》,“台积电的新A16工艺无疑地为试图迎头赶上的每一家公司改写了游戏规则。他们终将赢得领先地位。”

Patel也认为,这家中国台湾晶圆代工大厂仍处于保持领先地位的有利位置。他告诉《EE Times》:“台积电的A16工艺采用了更先进的背面供电方式,以晶圆背面触点取代供电通孔,更领先于英特尔的18A。这项技术将进一步提高密度和效率。这可说是一场英特尔和台积电彼此相互超越的超级竞赛。”

Tirias首席分析师Kevin Krewell认为,竞争对手似乎是在一场唇枪舌战中抛出了A16和18A等令人困惑的名称。他告诉《EE Times》:“台积电将工艺节点命名为‘A16’,可能更多只是针对英特尔18A节点的营销策略,而非真正的节点尺寸优势。台积电在工艺过渡方面历来较为保守,因此将N2节点中的RibbonFET——或称环绕栅极(GAA)、纳米片——与A16节点中的背面供电分开是理所当然的。增加背面供电对于充份利用RibbonFET非常重要,因此我预计许多台积电客户将迅速采用A16。台积电预期HPC和AI应用将迅速采用A16工艺。”

Krewell补充说,现在判断谁将赢得技术霸主的称号还为时过早。

“台积电声称采用直接闸极接触的背面供电途径具有技术优势,而且背面供电不必经由硅穿孔(TSV)到达M0金属层后再连接到闸极。然而,台积电并未展示实际的电晶体横截面,而只是以粗略的图形表示。”

 

背面供电技术具有直接接触闸极的优势,有助于提升电力传输,加速AI效能。

(来源:TSMC)

台积电与特斯拉

相较于过去的传统方式,台积电在A16发布会上披露了一些最大的客户,如AI巨擘Nvidia和特斯拉(Tesla)。台积电为特斯拉生产了全球首个系统单晶圆(System-on-Wafer,SoW),将用于特斯拉最新的数据中心。台积电的客户还包括苹果(Apple)和赛灵思(Xilinx)等公司。

 

台积电为下一代数据中心生产全球首款系统级单晶圆(SoW)

(来源:Tesla)

相形之下,几年前进军代工业务的英特尔则对其客户三缄其口。

在其2024年第一季财报发布中,英特尔表示将继续推动客户采用18A技术,并已获得了一家“美国主要的航天和国防客户”承诺,从而使Intel Foundry在英特尔18A上的外部客户可望增加到六家。英特尔指出,微软(Microsoft)也宣布了采用18A工艺生产芯片设计的计划。智能手机和AI芯片设计公司联发科技(MediaTek)尽管长年仰赖台积电为其主要的芯片供应商,先前也已宣布将成为Intel Foundry的客户。

中国台湾

据业界分析师表示,台积电肯定会先在中国台湾推出A16工艺,几年后才会将该技术转移到美国或日本的任何新晶圆厂。因此,台湾很可能仍然是全球最先进芯片的供应来源。

Krewell说:“你可以从晶圆厂开始这项工艺技术,然后转移至大量生产线。而在靠近中国台湾的晶圆厂附近进行这项任务是最容易的。新技术能多快到达美国,可能取决于美国政府的要求。政府就和产业界一样,都需要最先进的AI、通讯和其他应用芯片。我相信美国政府一定会要求提供更多的资金,以便在亚利桑那州新建的晶圆厂中生产先进芯片。”

而美国国防部可能会有所选择。英特尔和台积电在凤凰城的新晶圆厂几乎比邻而居。

编译:Susan Hong

(参考原文:TSMC's A16 Process Moves Goalposts in Tech-Leadership Game,by Alan Patterson)

责编:Amy.wu
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