1.6nm、晶圆级超级封装、硅光子集成...台积电北美6大技术王炸

台积电于4月末在美国加利福尼亚州举办2024年北美技术论坛，发布其最新半导体制程技术A16（1.6nm）、下一代先进封装和3D芯片技术等6大半导体技术创新，引发业界关注。在全球发展人工智能（AI）的热潮之下，台积电凭借其领先的芯片技术、稳定扩增的产能，成为英伟达等AI芯片的最重要代工厂。

研究机构TechInsights报告显示，台积电2023年总销售额达到692.76亿美元，成为全球半导体产业冠军。摩根大通（小摩）、摩根士丹利等金融服务机构均对台积电的后续发展给出乐观预测，小摩在最新报告中认为，台积电在技术创新和先进封装领域的领先地位，以及在AI时代的关键作用，通过一系列技术突破，有望在未来几年继续保持在半导体产业的领先地位。

以下为台积电在2024北美论坛公布的六大半导体技术：

A16 1.6nm制程技术

台积电A16制程节点是其首个整合纳米片晶体管（nanosheet）以及背面供电技术“Super Power Rail”的节点，特别适合高性能计算（HPC）及人工智能（AI）应用，是台积电N2P制程的迭代。根据台积电此前公布的路线图，N2、N2P 2nm节点定于2025年量产，A16预计将于2026年下半年量产。

与2nm N2P节点相比，A16提高了晶体管密度和能效，在相同Vdd（正电源电压）下可实现8~10%的速度提升；在相同速度下，功耗可以降低15~20%。该技术可以帮助数据中心计算芯片实现1.07~1.10倍的芯片密度。

台积电在北美峰会同时宣布A14工艺节点，预计将采用第二代纳米片晶体管以及更先进的背面供电网络，有望在2027~2028年开始生产，预计不会采用High NA EUV光刻机。

根据路线图，台积电1nm制程A10已在规划中。消息人士于2024年1月透露，台积电将更先进制程的1nm晶圆厂规划在嘉义科学园区，已派人前往目标地块勘测。这一选址离嘉义高铁站车程仅七分钟，往北串起台积电中科、竹科厂，往南串连南科厂及高雄厂，便于工程师通勤交流。

NanoFlex创新纳米片晶体管

台积电即将推出的N2制程工艺将采用NanoFlex创新纳米片晶体管技术，这是该公司在设计与技术协同优化方面的又一突破。NanoFlex为N2制程标准单元提供设计灵活性，其中短小晶体管单元可实现更小的面积和更高能效，而高单元则最大限度提高性能。

客户能够在同一设计内优化小单元和大单元的组合，调整设计，以达到最佳功耗、性能和面积平衡。

N4C制程技术

台积电宣布推出N4C技术，是N4P的迭代，可降低8.5%的芯片成本，计划于2025年量产。该技术提供具有高效面积利用率的基础IP和设计规则，与广泛应用的N4P兼容，缩小芯片尺寸并提高良率，为客户提供高性价比选择。

CoWoS、SoIC和系统级晶圆（TSMC-SoW）

台积电表示，CoWoS先进封装已成为AI芯片的关键技术，被广泛采用，允许客户将更多的处理器内核与HBM高带宽存储堆叠封装在一起。

与此同时，集成芯片系统（SoIC）已成为三维芯片堆叠的领先解决方案，客户正越来越多地将CoWoS与SoIC及其他组件搭配使用，以实现最终的系统级封装（SiP）集成。

台积电宣布推出CoW-SoW封装技术（TSMC-SoW），基于台积电于2020年推出的InFO-SoW晶圆上系统集成技术迭代而成。通过晶圆级系统集成封装技术（SoW），可以在单片12英寸晶圆上制造大型芯片阵列，提供更强算力的同时，减少空间占用，并将每瓦性能提升多个数量级。此前特斯拉的Dojo D1超级芯片，就利用台积电的此类工艺实现，利用单片晶圆实现强大算力。

据悉，特斯拉自研的Dojo D1超级芯片采用台积电7nm制程，并结合InFO-SoW先进封装、垂直供电结构制造而成，用于训练自动驾驶汽车AI大模型。参数方面，每个模组包含5×5总计25颗芯片，每个单芯片包含高达354个核心，因此片上SRAM换从总计达11GB，算力9050TFLOPS。

台积电表示，首款SoW产品——基于集成扇出型封装（InFO）技术的纯逻辑晶圆已投入生产。利用CoWoS技术的CoW-SoW晶圆预计将于2027年问世，届时将可以集成SoIC、HBM和其他组件，创建强大的单晶圆级系统，其计算能力可以与整个机架甚至整个服务器相媲美。这类芯片将拥有巨大的面积，可以集成四个SoIC芯片+12个HBM存储芯片以及额外的I/O芯片，功率可达数千瓦。

硅光子集成COUPE

台积电正在开发紧凑型通用光子引擎（COUPE）技术，以支持人工智能热潮带来的数据传输爆发式增长。COUPE采用SoIC-X芯片堆叠技术，在硅光子芯片堆叠电子芯片，并保证两片芯片之间最低的传输阻抗，能效比传统堆叠方式更高。

台积电计划在2025年将COUPE技术用于小尺寸插拔式设备，速度可达1.6Tbps，相比当前最先进的800G以太网成倍提升。2026年，台积电将其整合入CoWoS封装中，作为共同封装光学器件（CPO）直接将光学连接引入封装中，这样可以实现高达6.4Tbps的速度。第三个迭代版本有望进一步改进，速度翻倍至12.8Tbps。

汽车芯片先进封装

继2023年推出N3AE“Auto Early”制程后，台积电将继续通过整合先进芯片和先进封装，满足汽车客户对更高算力的需求，以及车规级认证的要求。台积电正在为高级辅助驾驶系统（ADAS）、车辆控制和车载中央计算机等应用开发InFO-oS和CoWoS-R解决方案，目标是在2025年第四季度之前获得AEC-Q100 2级认证。

日前台积电法说会之后，大摩预计台积电Q2营收将环比增长5%~7%，并给出860元新台币的目标股价预测。小摩预测台积电今年毛利率维持在52%~54%区间，预计今年年底3nm产能将达到10万片规模，明年将增加到15万片，并给出900元新台币的目标股价。小摩同时预计，台积电在未来3~4年内，在AI芯片的市场占有率仍将维持在90%以上，到2027年AI相关收入占比将升至总营收的25%。

台积电法说会、多场技术论坛过后，给市场释出稳健信号，包括花旗银行、美银证券、瑞银在内的金融机构，均对台积电给出全年营收增长的预测。在人工智能市场需求持续增长的带动下，以及美日芯片工厂新产能的释放，预计台积电未来几年将持续领衔全球半导体产业，并凭借技术实力保持AI芯片领域的龙头地位。

（校对/赵月）