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【半导体】1纳米,大战打响

【半导体】1纳米,大战打响 人工智能产业链union
2026-03-31
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导读:据韩媒引述相关报道,全球最大的晶圆代工厂台积电(TSMC)已确认其继2nm工艺之后的下一代工艺命名为“A14”,并公布了详细的路线图,目标是在2027年实现试生产。

台积电确认1.4nm“A14”工艺路线图,2027年试产

据韩媒及Digitimes报道,全球晶圆代工龙头台积电(TSMC)已正式命名其继2nm(N2)之后的下一代先进制程为“A14”,并公布量产时间表:计划于2027年底在台湾中部科学园区Fab 25晶圆厂启动试生产,2028年进入全面量产。

A14基于台积电第二代纳米片晶体管(GAAFET)架构与全新标准单元设计,在相同功耗下性能提升10%–15%,功耗降低25%–30%,逻辑密度提升20%–23%,显著优化AI加速器与移动SoC的能效比与集成度。

为平衡良率与成本,台积电将分阶段导入光刻设备:初期采用现有低数值孔径EUV配合多重曝光;2027年第三季度起逐步引入ASML高数值孔径EUV设备。该策略强调技术稳健性,区别于英特尔激进导入新设备的路径。

A14预计将成为2028年发布的iPhone 20及新一代AI服务器芯片的关键制程。相较之下,三星电子将1.4nm量产目标定于2029年,台积电在先进节点竞争中暂居领先位置。

分析师指出,“A14”的命名标志半导体行业迈入埃米级(Å)时代。在AI驱动能效成为核心指标的背景下,其低功耗、高能效特性有望强化对苹果、英伟达等头部客户的长期绑定效应。

台积电1.4nm工艺技术细节

台积电业务发展及全球销售高级副总裁兼副首席运营Kevin Zhang表示:“A14是面向全节点的下一代先进硅技术。相比N2,其性能提升最高达15%,功耗降低30%,逻辑密度达1.23倍,混合设计密度提升至少1.2倍。”

A14为全新工艺节点,需配套全新IP、EDA工具及设计流程,不兼容N2P或背面供电(BSPDN)的A16工艺。其核心优势在于NanoFlex Pro架构——一种设计技术协同优化(DTCO)方案,支持芯片设计者按应用需求灵活配置晶体管,实现PPA(功耗、性能、面积)最优平衡。

与A16不同,A14初期版本未集成超强电源轨(SPR)背面供电网络(BSPDN),适用于对供电布线要求不高、但需高性能与高密度的客户端、边缘及专用芯片场景。传统正面供电即可满足需求,兼顾成本与效能。

Zhang透露,A14将于2028年量产;带SPR背面供电的增强版(业内预期命名为A14P)计划2029年推出;后续还将发布最高性能版A14X与成本优化版A14C。

三星和Rapidus加速追赶

三星电子宣布力争2030年前实现1nm工艺量产。该技术采用“Fork Sheet”新型器件结构,在环栅(GAA)基础上进一步缩小器件间距,提升单位面积晶体管密度,被视为突破物理极限的关键路径。

目前三星2nm良率已超60%,正推进多项定制化改进:为特斯拉AI6芯片开发SF2T工艺,计划2027年于美国泰勒厂量产;同步开发用于智能手机AP的SF2P及升级版SF2P+工艺。

日本Rapidus公司亦明确1nm战略目标,计划2026年底启动2nm测试芯片流片,2027年量产,并力争将与台积电的技术差距压缩至六个月以内。

2纳米后的芯片,怎么办?

进入2nm及以下节点,工艺微缩不再仅追求晶体管数量增加,而聚焦“每瓦性能”跃升。原子级偏差、纳米级缺陷、金属层热迁移、光刻胶纯度(需达万亿分之一级)等均成关键瓶颈。

多芯片异构集成成为主流路径。典型方案包括:底层采用通用金属层(如M0–M3)保障工艺复用性,上层叠加客户定制化布线;通过Foveros、混合键合等先进封装技术提升互连密度——英特尔已规划9微米混合键合间距。

挑战呈系统性:晶圆减薄至10微米引发翘曲变形;3D堆叠加剧信号完整性、散热与老化管理难度;不同节点芯片间I/O速率差异要求更精细的数据流调度与优先级控制。

更艰难的权衡

工艺尺寸缩至3nm以下后,FinFET漏电问题加剧,环栅纳米片成为主流,互补场效应晶体管(CFET)正被加速研发。同时,制造全流程变异性显著上升——从光刻胶涂覆、曝光显影到蚀刻、源漏注入,每步均需协同优化。

EDA工具、IP生态与封装技术必须同步演进。Rapidus Design Solutions已启动封装技术开发,目标2028年与2027年硅制造形成协同。

全局性问题解决之道

在2nm及以下节点,“裕量(Margin)”成为最稀缺资源。proteanTecs指出,静态保护带已不可行,需通过实时监测时序裕量实现动态管理。

3D-IC与混合键合是潜在突破口:垂直互连大幅缩短逻辑与存储距离,降低电阻与延迟。尽管全3D集成电路尚处研发阶段,但其在性能与能效上的量级提升潜力已被广泛认可。

行业共识是:工艺微缩远未终结。高数值孔径EUV、干式光刻胶(如Lam Aether)、多束电子束光刻等新技术持续拓展物理边界。节点命名虽已脱离真实线宽含义,但PPAC(功耗、性能、面积、成本)四维优化仍驱动产业坚定向前。

【声明】内容源于网络
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