臺積電周三在2026年北美技術(shù)研討會上公布了其2029年之前的通用制造技術(shù)路線圖。該公司重點(diǎn)介紹了其1.2納米和1.3納米級的制造工藝，分別命名為A12和A13；N2系列工藝的意外延伸產(chǎn)品N2U；以及2029年之前暫無計(jì)劃在任何節(jié)點(diǎn)上使用高數(shù)值孔徑極紫外光刻技術(shù)。此次技術(shù)相關(guān)公告中最引人注目的部分或許是重申了其在新節(jié)點(diǎn)開發(fā)方面采取的多方面策略。
臺積電業(yè)務(wù)發(fā)展及全球銷售高級副總裁兼副首席運(yùn)營官Kevin Zhang表示：“去年，我們發(fā)布了最先進(jìn)的第二代納米片技術(shù)A14 ，計(jì)劃于2028年投產(chǎn)。今年，我們將推出A14的衍生產(chǎn)品，包括A13和A12，均計(jì)劃于2029年投產(chǎn)。A13是在A14基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，主要通過光學(xué)尺寸縮小實(shí)現(xiàn)，在保持完全符合設(shè)計(jì)規(guī)范和電氣兼容性的前提下，面積縮小了約6%，使客戶只需進(jìn)行少量重新設(shè)計(jì)即可受益。”
臺積電的收入主要來自智能手機(jī)行業(yè)，但近年來，人工智能和高性能計(jì)算（HPC）的增長速度已經(jīng)超過了手機(jī)行業(yè)。這一點(diǎn)在公司的戰(zhàn)略規(guī)劃中得到了充分體現(xiàn)。因此，臺積電最新的產(chǎn)品路線圖強(qiáng)調(diào)了一種刻意分化的戰(zhàn)略，即根據(jù)終端市場需求細(xì)分前沿工藝節(jié)點(diǎn)，而非采用一刀切的方式。為此，公司正在實(shí)施一項(xiàng)新的工藝技術(shù)發(fā)布戰(zhàn)略：每年繼續(xù)為客戶端應(yīng)用推出一款新節(jié)點(diǎn)，而每兩年則推出一款面向高負(fù)載人工智能和高性能計(jì)算應(yīng)用的新節(jié)點(diǎn)。
一方面，N2、N2P、N2U、A14 和 A13 等工藝面向智能手機(jī)和客戶端設(shè)備——在這些應(yīng)用中，成本、能效和 IP 復(fù)用至關(guān)重要，強(qiáng)大的設(shè)計(jì)兼容性也必不可少，只要臺積電每年都能推出新節(jié)點(diǎn)，漸進(jìn)式的改進(jìn)是可以接受的。另一方面，A16和 A12 等面向人工智能和高性能計(jì)算 (HPC) 應(yīng)用的節(jié)點(diǎn)，必須提供顯著的性能提升才能證明向新技術(shù)過渡的合理性，成本的重要性相對較低。這些節(jié)點(diǎn)集成了超強(qiáng)電源軌 (SPR) 背面供電技術(shù)，以解決人工智能數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算工作負(fù)載的電源完整性和電流傳輸限制，并在性能、功耗和晶體管密度方面提供切實(shí)的提升——盡管其更新周期為兩年。
A13 和 N2U：客戶端應(yīng)用的新節(jié)點(diǎn)
去年，臺積電推出了A14工藝技術(shù)，該技術(shù)將采用公司第二代環(huán)柵（GAA）納米片晶體管，并借助NanoFlex Pro技術(shù)提供更大的設(shè)計(jì)靈活性，預(yù)計(jì)將于2028年左右成為臺積電面向高端智能手機(jī)和客戶端應(yīng)用的頂級工藝節(jié)點(diǎn)。今年，該公司發(fā)布了A13工藝，該工藝將在A14工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展
臺積電的A13是A14的光學(xué)縮小版，旨在以最小的干擾提升效率。A13將線性尺寸縮小約3%（達(dá)到約97%的比例），這意味著在保持與A14完全兼容的設(shè)計(jì)規(guī)則和電氣特性的前提下，晶體管密度可提高約6%。從很多方面來看，A14延續(xù)了臺積電長期以來對其工藝技術(shù)（N12、N6、N4、N3P）進(jìn)行光學(xué)縮小的傳統(tǒng)——盡管此前這些縮小版通常能帶來更顯著的效益。這種方法使臺積電的客戶能夠以極少甚至無需重新設(shè)計(jì)的方式復(fù)用IP，但只能獲得漸進(jìn)式的改進(jìn)。雖然A14有望在功耗、性能和密度方面實(shí)現(xiàn)全節(jié)點(diǎn)改進(jìn)，但要實(shí)現(xiàn)這些改進(jìn)，芯片和IP設(shè)計(jì)人員必須使用全新的工具、IP和設(shè)計(jì)方法。相比之下，A13通過設(shè)計(jì)技術(shù)協(xié)同優(yōu)化（DTCO）實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式增益，而無需對現(xiàn)有設(shè)計(jì)進(jìn)行任何更改。 A13預(yù)計(jì)將于2029年投入生產(chǎn)。
除了計(jì)劃在2028年向客戶提供全新的A14制程節(jié)點(diǎn)外，臺積電還計(jì)劃通過N2U制程節(jié)點(diǎn)，以低成本的方式幫助客戶改進(jìn)基于N2的現(xiàn)有設(shè)計(jì)。N2U是N2平臺的第三年擴(kuò)展版本，它利用設(shè)計(jì)-技術(shù)協(xié)同優(yōu)化（DTCO）技術(shù)，在相同功耗下提供約3%至4%的性能提升，或在相同速度下降低8%至10%的功耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)2%至3%的邏輯密度提升。該節(jié)點(diǎn)將保持與N2P IP的兼容性，這將使客戶（尤其是客戶端廠商）無需遷移到全新制程，從而避免巨額成本，即可構(gòu)建新產(chǎn)品。例如，如果一家公司計(jì)劃在2027年使用基于N2P工藝實(shí)現(xiàn)的高端產(chǎn)品的IP來構(gòu)建一款中端產(chǎn)品，那么它可以在2028年使用N2U制程節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。“我們通過N2U制程節(jié)點(diǎn)不斷擴(kuò)展我們的2nm平臺，通過設(shè)計(jì)-技術(shù)協(xié)同優(yōu)化，在性能、功耗和密度方面提供進(jìn)一步的提升。”張先生表示。 “我們的策略是在推出后不斷改進(jìn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，使客戶能夠在最大限度地提高設(shè)計(jì)投資回報(bào)的同時(shí)，還能獲得不斷增長的購電協(xié)議收益。”
A16、A12 和 N2X：不惜一切代價(jià)追求極致性能
盡管臺積電的N2工藝將同時(shí)應(yīng)用于客戶端和數(shù)據(jù)中心，但該公司正在研發(fā)的A16工藝采用其專為高性能數(shù)據(jù)中心應(yīng)用量身定制的超強(qiáng)電源軌（SPR）背面供電技術(shù)。本質(zhì)上，A16是采用SPR技術(shù)的N2P工藝，它將使用第一代納米片GAA晶體管，并在功耗、性能和晶體管密度方面顯著優(yōu)于N2和N2P工藝節(jié)點(diǎn)，但成本也更高。值得注意的是，臺積電目前將A16列為2027年推出的工藝技術(shù)，這比原定的2026年有所推遲。“A16將于2026年準(zhǔn)備就緒，”
張先生表示，“但實(shí)際量產(chǎn)取決于客戶需求，我們預(yù)計(jì)量產(chǎn)將于2027年開始。這就是我們將其時(shí)間表調(diào)整到這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的原因。”有趣的是，A16的推出并不會取代N2X，N2X是N2P的性能增強(qiáng)版本，它采用傳統(tǒng)的正面供電方式，將基于N2的設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率推至極限。A16 將接力棒傳遞給 A12——預(yù)計(jì)將于 2029 年推出——后者有望為臺積電的數(shù)據(jù)中心級節(jié)點(diǎn)帶來全節(jié)點(diǎn)優(yōu)勢。
雖然臺積電并未公布具體數(shù)據(jù)，但預(yù)計(jì) A12 相較于 A16 的優(yōu)勢將與 A14 相較于 N2 的優(yōu)勢類似，因?yàn)樗鼘⒉捎门_積電第二代納米片 GAA 晶體管和 NanoFlex Pro 技術(shù)。“A16 是我們第一代擁有超強(qiáng)功率軌（背面供電）的技術(shù)，”張先生表示，“A12 是下一代技術(shù)，它將繼續(xù)縮小正面和背面的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)整體密度提升。”
目前沒有High NA的跡象
臺積電即將于2029年推出的A13和A12工藝技術(shù)有一點(diǎn)值得注意：它們都不需要高數(shù)值孔徑（High-NA）的極紫外光刻（EUV）設(shè)備。這與英特爾的14A生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)及其后續(xù)節(jié)點(diǎn)形成鮮明對比，后者計(jì)劃從2027-2028年開始使用高數(shù)值孔徑的EUV掃描儀。“說實(shí)話，我對我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)感到非常欽佩，”張凱文說道，“他們不斷探索如何在不使用高數(shù)值孔徑設(shè)備的情況下推動技術(shù)規(guī)?；l(fā)展?；蛟S將來有一天他們不得不使用高數(shù)值孔徑設(shè)備，但就目前而言，我們?nèi)匀荒軌虺浞掷矛F(xiàn)有EUV技術(shù)的優(yōu)勢，而無需轉(zhuǎn)向高數(shù)值孔徑設(shè)備，要知道，高數(shù)值孔徑設(shè)備的成本非常非常高。”
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