台积电的最新技能布局_leyu乐鱼安全版(中国)有限公司

台积电的最新技能布局

发布时间:2022-05-08 15:31:01 来源:leyu安全版

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  其运用规划涵括整个电子运用工业,包含于个人计算机与其周边产品、信息运用产品、有线与无线通讯体系产品、高效能运算服务器与数据中心、轿车与工业用设备,以及包含数位电视、游戏机、数字相机等消费性电子、人工智能物联网及穿戴式设备,与其他许多产品与运用。

  可以取得这样的效果,与公司锲而不舍的技能投入有重要的联系。按照台积电所说,公司上一年全年研制总支出占营收之7.9%,此一研制投资规划相当于或逾越了许多其他高科技领导公司的规划。这也帮忙公司在多个范畴进行了布局。从财报可以看到,除了开展互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑技能,台积公司广泛的对其他半导体技能进行研制,以供给客户举动体系单芯片(SoC)及其他运用所需的功用。

  1、经过第五代(Gen-5)CoWoS的验证,硅中介层面积高达2,500平方毫米,可包容至少二个体系单晶逻辑芯片和八个高频宽存储器(HBM)小芯片仓库;

  2、成功验证第七代整合型扇出层叠封装技能(InFO-PoP), 可援助具有增强散热性的举动运用;

  3、开端出产第三代整合型扇出暨基板封装技能(InFO-oS Gen-3),供给更多的芯片切割及整合,具有更大的封装尺度和更高的频宽;

  4、扩展90纳米、55纳米、40纳米以及22纳米技能的十二吋BCD技能组合,援助不同整合度的各种快速生长的举动电源办理芯片运用;

  5、保持28纳米嵌入式快闪存储器的安稳高良率且到达技能验证,援助消费电子级与榜首级车用电子技能运用;

  6、40纳米电阻式随机存取存储器(RRAM)进入量产,28纳米和22纳米预备量产,以作为价格灵敏的物联网商场的低本钱解决方案;

  7、添加22纳米磁性随机存取存储器(MRAM)出产率,于2021年完结技能验证,以援助下一代代嵌入式存储器MCU、车用电子元件、物联网,以及人工智能运用;

  3纳米鳍式场效晶体管制程(Fin Field-Effect Transistor, FinFET)(N3)技能开发按照方案进行并有很好的发展,并估计于2022下半年开端量产。

  N3增强型(N3E)技能系N3技能的强化版,技能开发按照方案进行并有很好的发展。N3E技能将继续针对举动通讯与高效能运算运用供给抢先业界的优势,量产时刻估计在N3量产后一年进行。

  4纳米FinFET(N4)技能为5纳米FinFET(N5)技能的强化版,已于2021年为客户产品试产,并估计于2022年量产。

  4纳米FinFET强效版(4nm FinFET Plus, N4P)技能开发按照方案进行并有很好的发展,并估计于2022年试产。

  N4X制程技能于2021年推出。此一技能系台积公司针对高效能运算产品所量身打造,在台积公司5纳米系列制程技能中,展现极致效能与最高运作时脉,估计于2023年上半年试产。

  6纳米FinFET(N6)技能于2020年量产,并于2021年广泛运用于手机、高效能运算,以及消费性电子产品。

  7纳米FinFET(N7)及7纳米FinFET强效版(N7+)技能已为客户量产5G及高效能运算产品多年,并于2021年开端为客户量产消费性电子与车用产品。

  22纳米超低漏电(Ultra-Low Leakage, ULL)(22ULL)技能于2021年推出新的强化版低漏电及具有本钱效益的元件,进一步强化22ULL技能渠道,以援助客户更广泛的产品运用。

  5纳米车用根底硅智财(Foundation IP)开发按照方案进行并有很好的发展,并估计于2022年经过AEC-Q100 Grade-2验证。

  22ULL嵌入式RRAM技能是台积公司第二代RRAM解决方案,具有本钱和牢靠性的平衡。2021年已有多个客户选用此一技能完结产品验证并预备出产。

  22ULL嵌入式MRAM技能硅智财于2021年完结超越100万次的循环操作耐久性和回流焊接才能的验证。此一技能展现了轿车AEC-Q100 Grade-1才能,并已为客户量产穿戴式产品多年。

  28纳米ULL嵌入式快闪存储器制程(eFlash)现已过AEC-Q100 Grade-1牢靠性认证技能,于2021年完结安全产品验证,并将为客户量产。

  十二吋晶圆40纳米绝缘层上覆硅(Silicon On Insulator, SOI)(N40SOI)技能供给抢先业界的竞赛优势,于2021年接获多家客户产品投片,并估计2022年开端量产。

  十二吋90纳米双载子-互补式金氧半导体-分散金属氧化半导体强效版(Bipolar-CMOS-DMOS Plus, BCD Plus)技能于2021年经过验证。台积公司也于同年帮忙客户完结新的规划定案,并选用此一技能开端量产。

  榜首代硅基板氮化镓(Gallium Nitride on Silicon)技能渠道于2021年完结进一步强化,以援助客户多元的商场运用。第二代硅基板氮化镓技能渠道开发中,并估计于2022年完结开发。

  继续精进互补式金氧半导体印象传感器(CMOS Image Sensor, CIS)技能,因应才智手机对先进印象传感器的微弱需求。2021年,台积公司帮忙客户将世界最小画素的产品导入商场。

  跟着第五代举动通讯技能(5G)毫米波年代的到来,台积公司现已供给了许多运用射频规划-技能协同优化(DTCO)具有竞赛力的技能解决方案。2021年,台积公司继续供给6纳米射频技能援助5G收发器规划,也供给40纳米特别制程援助在6GHz以下规划的5G射频前端模块(FEM),以及供给28纳米高效能精简型强效版(HPC+)制程援助5G毫米波FEM规划。

  2021年,台积公司扩展其十二吋BCD技能的制程组合,包含90纳米、55纳米、40纳米以及22纳米,以因应快速生长的举动电源办理芯片运用,例如专用的5伏电源开关,以因应锂电池驱动的功耗生长需求。90纳米BCD技能顺畅进入量产,援助5伏到35伏的广泛运用,40纳米BCD 20/24伏技能也开端量产,具有超低功耗基准与整合式可变电阻存储器模块。公司将继续开发28伏及5-16伏高压元件以包含更多的电源办理芯片运用。

  2021年,台积公司完结压电微机电技能的验证,以出产具有高音质及快速呼应的微机电扬声器。未来方案包含开发下一代代高灵敏度压电麦克风、十二吋晶圆微机电光学印象安稳(Optical Image Stabilization, OIS)体系、医疗用单芯片超音波传感器,以及车用微机电运用。

  2021年,台积公司榜首代650伏氮化镓增强型高电子移动率晶体管(E-HEMT)完结验证,进入全产能量产,商场已推出超越130款充电器。公司继续扩展产能以满意客户的需求。第二代650伏和100伏E-HEMT之质量要素(FOM)皆较榜首代进步50%,估计于2022年投入出产。100伏空乏型氮化镓高电子移动率晶体管(D-HEMT)已完结元件开发,估计于2022投入出产。此外,台积公司也开端开发第三代650伏增强型高电子移动率晶体管,估计于2025年推出。

  (a)在簇新的四相侦测(Quad Phase Detection, QPD)传感器结构上画素尺度微缩13%,可援助举动印象感测商场;

  (b)电容在两层转化增益(Dual Conversion Gain)与横向溢出调集电容(Lateral Overflow Integrating Capacitor)印象传感器上完结画素内嵌式三维高密度金属-介电质-金属(MiM),援助高动态规划机械视觉与安全相机的运用;

  (c)量产新代代车用印象传感器,具有比前几代产品高25dB的动态规划与低三倍的暗态电流,与可运用于自动驾驶辅佐体系之才能。

  2921年,台积公司在嵌入式非挥发性存储器(Non-volatile Memory, NVM)技能范畴到达数项重要的里程碑。在28纳米制程方面,援助高效能举动运算与高效能低漏电制程渠道的嵌入式快闪存储器开发保持安稳的高良率,并现已过消费性电子级与榜首级车用电子技能验证,估计于2023年完结最高标准第零级车用电子技能与产品验证。台积公司亦供给电阻式随机存取存储器技能,作为低本钱嵌入式非挥发性存储器解决方案,援助对价格灵敏的物联网商场。40纳米进入量产,而28纳米和22纳米已预备量产。

  台积公司也在嵌入式磁性随机存取存储器完结数项重要效果。已量产的22纳米MRAM,透过简化整合制程已成功进步产能,于2021年完结技能验证。援助车用电子运用的16纳米制程亦保持安稳的高良率,估计于2023年完结技能验证。一起,台积公司完结了多功用磁性随机存取存储器之可行性评价,以因应客户在微操控器(MCU)、人工智能,以及虚拟实境(VR)运用上高速及低功耗之要求。

  用于N 4晶圆覆晶封装的细微距离阵列铜凸块(C u bump)技能于2021年成功进入试产。2021年,台积公司致力于维系与许多世界级研讨机构的强力协作联系,包含美国的SRC及比利时的IMEC。公司亦继续扩展与全球顶尖大学的研讨协作,到达半导体技能进步和培养未来人才的二大方针。

  2021年,台积公司树立渠道援助N3技能,援助高效能运算及体系单芯片运用,也开端试产,估计于2022年下半年开端量产。台积公司也开端开发N3E技能,改进了出产制程容许规划,具有更佳的效能与功耗,估计于N3制程量产一年之后量产。

  2021年,台积公司进入2纳米制程技能的开发阶段,着重于测验载具之规划与实作、光罩制作,以及硅试产。首要发展在于进步根底制程设定、晶体管与导线年,台积公司的研制安排藉由进步晶圆良率到达牢靠印象以援助3纳米试产,公司也进步极紫外光(EUV)的运用、下降资料缺点与增进平整化的才能以援助2纳米技能的开发。此外,台积公司研制单位致力于削减EUV曝光机光罩缺点及制程仓库差错,并下降全体本钱。

  台积公司的EUV项目在功率输出及安稳性上有继续性的打破,进一步进步出产力,在EUV微影制程操控、光阻资料光罩保护膜,以及光罩出产质量皆有进一步发展,从而进步良率,以到达大量出产所需的要求。未来,公司将继续研讨下一代代产品的出产与节能要害,以援助EUV项目到达2050年净零排放的长时刻方针。

  2021年,研制安排聚集于进步极紫外光光罩在线宽操控和光罩层叠精准度的表现以契合3纳米微影制程的要求。藉由2纳米光罩资料与光罩制程的根底开发,台积公司继续精进极紫外光光罩技能。

  来到导线与封装技能整合方面,台积公司将晶圆级芯片到芯片制程之细距离衔接技能命名为3DFabricTM,其间包含在互连之前嵌入芯片的整合型扇出(InFO)、将芯片嵌入预制的线路重布层(RDL)上的CoWoS®,以及芯片与芯片直接仓库的SoIC。台积公司供给通用晶圆级体系整合(WLSI)技能系列,包含SoIC、晶圆上体系(SoW)和整合基板体系(SoIS),以满意未来运算体系整合微缩的需求。在2021年,公司也取得了下述发展。

  体系整合芯片(TSMC-SoICTM)是立异的晶圆级前段三维集成电路(3DIC)芯片仓库渠道,具有杰出的接合密度、互连频宽、功耗功率和薄形概括,可透过体系级微缩来连续摩尔定律,具有继续性的效能进步和相对应的本钱优势。体系整合芯片接下来可以运用传统封装或台积公司簇新的3DFabricTM技能,例如CoWoS®或整合型扇出来做封装,以援助下一代代高效能运算(HPC)、人工智能(AI)和举动运用产品。

  目前台积公司的SoIC制程估计于2022年下半年完结开始验证。台积公司将继续寻求体系整合芯片技能的微缩,以便与台积公司先进的硅技能保持一致,进一步进步晶体管密度、体系PPA(功耗、功能及面积),以及本钱的优势。

  含有硅中介层的CoWoS®是针对高端高效能运算与人工智能产品运用的2.5D抢先技能。此技能之硅中介层具有次微米级的绕线层和整合电容(integrated Capacitors, iCap),因而可以在上面放置体系单芯片(SoC)和高频宽存储器(HBM)等各种小芯片。第五代CoWoS®的硅中介层面积高达2,500平方毫米,可包容至少二个SoC逻辑芯片和八个HBM仓库,已于2021年经过验证。2022年,台积公司的首要要点在于完结验证CoWoS®技能上簇新的第三代HBM。

  2021年,台积公司继续抢先业界大量出产第六代整合型扇出层叠封装技能(InFO-PoP Gen-6)以援助举动运用,并出产第三代整合型扇出暨基板封装技能(InFO-oS Gen-3)援助HPC晶粒切割的运用。第七代InFO-PoP也已成功经过验证援助举动运用和增强散热功能。第四代InFO-oS如期完结开发,可供给更多的芯片切割,整合更大的封装尺度和更高的频宽。

  藉由完结抢先技能,台积公司先进的导线技能继续帮忙客户强化竞赛力2021年,簇新资料的开发到达了导线电阻与电容的下降,以进步芯片效能。此外,导入立异的导线信号布线与功耗规划,可进步芯片效能,并一起下降本钱。

  元件及资料的立异继续进步先进逻辑技能的效能并下降功耗。2021年,台积公司与二所一流大学协作,成功展现一个在半金属铋(Bi)和半导体的单原子层二维过渡金属二硫族化合物间的创纪录低触摸电阻,完结了单原子层二硫化钼二维晶体管的最高导通状况电流密度。

  2021年五月,此项打破宣布于全球最重要科学期刊之一的《天然》(Nature)。在2021年举办的世界电子元件会议(International Electron Device Meeting, IEDM),台积公司展现了另一项触摸技能,进一步进步热安稳性和相对的低触摸电阻,该效果亦取得正面的媒体报道。台积公司继续研讨新式的高密度、非挥发性存储器元件和硬件加速器以援助人工智能和高效能运算运用。台积公司与美国要点大学密切协作,在世界固态电路会议(International Solid-State Circuits Conference, ISSCC)和超大型集成电路技能与电路研讨会(Symposiaon VLSI Technology and Circuits, Symp. VLSI)等高标准会议上宣布了数篇关于运用电阻式存储器(RRAM)进行存储器内运算的论文。存储器选择器是完结高密度非挥发性存储器的要害元件。

  在2021年的超大型集成电路技能与电路研讨会,台积公司展现了一种高效能无砷的锗碳碲阈值型选择器,具有超越1011次循环的创纪录高耐久性,以及约1.3伏的低阈值电压和约5纳安培的低漏电流。

  在2021年的世界电子元件会议,台积公司进一步推出了一种氮掺杂的锗碳碲选择器,可以与后段制程兼容而且具有超低的循环到循环间的阈值电压改变。台积公司也在2021年的超大型集成电路技能与电路研讨会上展现了数种新技能来到达多阶存储器单元(MLC)数据存储,援助神经网络运用,包含多阶存储器单元的相改变存储器(PCM),其保存时刻进步了10万倍,一起将推论的准确度下降保持在3%以内。

  图片说明:以上方案之研制经费约占2022年总研制预算之80%,而总研制预算预估约占2022全年营收的8%。

  先进技能研讨部分继续专心于未来八至十年后或许选用的新资料、制程、元件和存储器。台积公司也继续与学术界和工业联盟等外部研讨机构协作,旨在为客户尽早了解和选用未来具有本钱效益的技能和制作解决方案。

  凭借着高度胜任及专心的研制团队及其对立异的坚决许诺,台积公司有决心可以透过供给客户有竞赛力的半导体技能,推进未来事务的生长和获利。

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