近日,臺積電正式公布了2023年報(bào),其中對過去一年的公司業(yè)績做了一個(gè)詳盡的回顧,同時(shí)也對2024年的市場發(fā)展做了展望和預(yù)測。
臺積電董事長劉德音和總裁魏哲家在年報(bào)中指出,2023年對全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言是充滿挑戰(zhàn)的一年,但我們也見證了生成式AI相關(guān)應(yīng)用的興起,臺積電更是其中的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)者。盡管面臨短期挑戰(zhàn),但臺積電的技術(shù)領(lǐng)先地位使公司的表現(xiàn)優(yōu)于晶圓制造產(chǎn)業(yè),也讓我們處于有利的位置,以掌握未來的AI和高性能運(yùn)算(HPC)相關(guān)成長機(jī)會。
其表示,AI應(yīng)用目前仍處于起步階段,而無論采取何種設(shè)計(jì),AI芯片都需要運(yùn)用最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)和封裝解決方案、強(qiáng)大的晶圓制造設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)以及高良率來生產(chǎn)更大尺寸(die size)的晶片,而這些都是臺積電的優(yōu)勢。目前臺積電營收總額的大約70%是來自16nm和更先進(jìn)的制程技術(shù)。隨著3nm和2nm制程 技術(shù)的貢獻(xiàn)在未來幾年將逐漸增加,這個(gè)比例只會繼續(xù)增長,臺積電的成熟制程技術(shù)大約占營收總額的20%。
其提到,臺積電在成熟制程上著重于為特殊制程技術(shù)打造高良率的產(chǎn)能,2023年臺積電與客戶密切合作,推出了用于智能手機(jī)的N6RF+、用于相機(jī)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像感測器(CIS),以及汽車與工業(yè)應(yīng)用的22nm磁性隨機(jī)存取記憶體(MRAM)等特殊制程技術(shù)。臺積電的3nm制程技術(shù)在2023年下半年邁入高度量產(chǎn)且成長強(qiáng)勁,N3制程技術(shù)在2024年與未來幾年中將貢獻(xiàn)更多的營收。
劉德音和魏哲家表示,臺積電的2nm進(jìn)展順利,按計(jì)劃將在2025年邁入量產(chǎn),成為業(yè)界當(dāng)時(shí)在密度和能源效率上均為最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)。臺積電N2將采用納米片(Nanosheet)電晶體結(jié)構(gòu),其效能及功耗效率皆提升一個(gè)世代,以滿足節(jié)能運(yùn)算日益增加的需求。作為N2技術(shù)平臺的一部分,臺積電還為N2開發(fā)了背面電軌(backside power rail)解決方案,最適合高性能計(jì)算相關(guān)應(yīng)用。N2背面電軌將在2025年下半年推出供客戶采用,并于2026年量產(chǎn)。根據(jù)臺積電的觀察,N2在高性能計(jì)算和智能手機(jī)相關(guān)應(yīng)用方面引起很大的客戶興趣和參與,興趣和參與程度比N3在同一階段時(shí)更高。
此外,對節(jié)能計(jì)算能力的高度需求,需要以可負(fù)擔(dān)的成本,利用先進(jìn)的制程以及封裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)更低功耗的大規(guī)?;ミB。臺積電的3DFabric后段技術(shù)包括CoWoS和InFO先進(jìn)封裝技術(shù)家族,其中CoWoS技術(shù)在2023年受惠于眾多客戶AI芯片的強(qiáng)勁需求。臺積電的前段3DIC技術(shù)TSMC-SoIC(系統(tǒng)整合晶片)也于2023年進(jìn)入量產(chǎn),讓客戶的下一代旗艦型AI產(chǎn)品得以產(chǎn)出。
劉德音和魏哲家指出,臺積電海外擴(kuò)張決策是基于客戶需求和必要的政府支持,以最大化臺積電股東的價(jià)值。在美國,我們在亞利桑那州的第一座晶圓廠在廠務(wù)基礎(chǔ)建設(shè)、公用設(shè)施和設(shè)備安裝方面已取得了良好進(jìn)展,預(yù)計(jì)在2025年上半年開始N4制程技術(shù)的量產(chǎn),并相信亞利桑那州晶圓廠將能夠提供與臺灣晶圓廠相同水準(zhǔn)的制造品質(zhì)和可靠度。
此外,臺積電還在日本熊本建造一座十二英寸的特殊制程技術(shù)晶圓廠,該晶圓廠預(yù)計(jì)將如期在2024年第四季度邁入量產(chǎn)。臺積電也宣布了計(jì)劃在德國德累斯頓建立一座以汽車與工業(yè)應(yīng)用為主的特殊制程晶圓廠,建設(shè)工程計(jì)劃將于2024年第四季度展開。盡管海外晶圓廠的起始成本高于臺積電在臺灣的晶圓廠,但臺積電有信心控制及最小化成本差距。
業(yè)績小幅下滑,未來即將回暖
在財(cái)務(wù)方面,臺積電2023年全年合并營收為新臺幣2兆1,617億4,000萬元,較前一年的2兆2,638億9,000萬元減少4.5%;稅后凈利為新臺幣8,385億元,每股盈余為新臺幣32.34元,較前一年稅后凈利1兆165億3,000萬元及每股盈余39.20元均減少了17.5%。
若以美元計(jì)算,臺積電2023年全年合并營收為693.0億美元,稅后凈利為268億8,000萬美元,較前一年度的全年合并營收758億8,000萬美元減少了8.7%,較前一年度的稅后凈利340億7,000萬美元減少了21.1%。
臺積電2023年毛利率為54.4%,前一年為59.6%;營業(yè)利益率為42.6%,前一年則為49.5%。稅后純益率為38.8%,較前一年的稅后純益率44.9%減少了6.1個(gè)百分點(diǎn)。臺積電2023年現(xiàn)金股利配發(fā)總額由前一年度的每股新臺幣11.0元提高至每股新臺幣11.25元。
半導(dǎo)體產(chǎn)能方面,臺積電2023年晶圓出貨量達(dá)1,200萬片十二英寸晶圓約當(dāng)量,2022年為1,530萬片十二英寸晶圓約當(dāng)量;2023年臺積電先進(jìn)制程技術(shù)(7納米及以下先進(jìn)制程)的銷售金額占整體晶圓銷售金額的58%,高于2022年的 53%;臺積電在2023年提供288種不同的制程技術(shù),為528個(gè)客戶生產(chǎn)1萬1,895種不同產(chǎn)品;2023年臺積電占全球半導(dǎo)體(不含內(nèi)存)產(chǎn)值的28%,2022年年為30%,主要是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的庫存調(diào)整所致。
具體營收來源方面,臺積電營業(yè)收入凈額以地區(qū)劃分(主要依據(jù)客戶營運(yùn)總部所在地),北美市場占68%、中國大陸市場占12%、亞太市場(不含日本與中國大陸)占8%、歐洲、中東及非洲市場占6%、日本市場占6%。依據(jù)產(chǎn)品平臺來區(qū)分,高性能計(jì)算占43%、智能手機(jī)占38%、物聯(lián)網(wǎng)占8%、車用電子 占6%,消費(fèi)性電子產(chǎn)品占2%,其他產(chǎn)品占剩余的3%。
公司業(yè)務(wù)合作方面,2022年8月,臺積電宣布計(jì)劃與羅伯特博世公司(Robert Bosch GmbH)、英飛凌科技股份公司(Infineon Technologies AG)和恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors N.V.)共同投資位于德國德勒斯登的歐洲半導(dǎo)體制造公司(European Semiconductor Manufacturing Company, ESMC),以設(shè)立一座專注于汽車和工業(yè)應(yīng)用的特殊制程技術(shù)晶圓廠。ESMC預(yù)計(jì)采用臺積電28/22nm平面互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體和16/12納米鰭式場效電晶體(FinFET)制程技術(shù),月產(chǎn)能約40,000片晶圓。
公司人事方面,到2023年年底,臺積電及其子公司的員工總數(shù)超過7萬6000人。2023年12月,臺積電宣布劉德音計(jì)劃于民國2024年6月從公司退休,且將不參與董事改選,臺積電提名及公司治理暨永續(xù)委員會推薦魏哲家在維持其總裁職務(wù)的同時(shí),接任臺積電下屆董事長,并將以2024年6月下屆董事會選舉結(jié)果為主。
未來展望方面,臺積電預(yù)計(jì)估計(jì)2023年全球半導(dǎo)體(不含內(nèi)存)市場產(chǎn)值將達(dá)到4,810億美元,相較2022年衰退2%。其中,從事半導(dǎo)體制造的集成電路制造服務(wù)業(yè)產(chǎn)值衰退至1,140億沒云,較2022年衰退 13%。
臺積電表示,展望2024年,總體經(jīng)濟(jì)與地緣政治的不確定性仍高。然而,臺積電預(yù)計(jì)許多電子產(chǎn)品終端需求,諸如智能手機(jī)與個(gè)人電腦,在連續(xù)兩年衰退后受壓抑的需求支撐下逐漸恢復(fù)為溫和成長。此外,AI相關(guān)的加速導(dǎo)入也將引燃半導(dǎo)體需求。另外,臺積電預(yù)計(jì)系統(tǒng)公司與集成電路公司的整體超額庫存將大部分在2024年上半年被消化且回至健康水位,為2024年的成長設(shè)立堅(jiān)固基礎(chǔ)。
長期而言,因上述大趨勢與電子產(chǎn)品采用半導(dǎo)體的含量提升,臺積電預(yù)計(jì)自2023年至2028年,全球半導(dǎo)體(不含內(nèi)存)市場成長為高個(gè)位數(shù)百分比年復(fù)合率。在此之上,臺積電預(yù)期集成電路制造服務(wù)領(lǐng)域的成長可望較全球半導(dǎo)體(不含內(nèi)存)市場之年復(fù)合成長率更為強(qiáng)勁,源于無晶圓廠設(shè)計(jì)公司持續(xù)擴(kuò)大市占率,整合元件制造商增加委外制造,以及系統(tǒng)公司增加采用自有特殊應(yīng)用元件(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)等因素。
五大平臺是營收主力
臺積電表示,差異化的競爭優(yōu)勢將使臺積電更能把握未來集成電路制造服務(wù)領(lǐng)域的成長機(jī)會。針對智能手機(jī)、高性能計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、車用電子,以及消費(fèi)性電子產(chǎn)品這五個(gè)主要市場,及因應(yīng)客戶需求從以制程技術(shù)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐援a(chǎn)品應(yīng)用為中心,臺積電已經(jīng)分別建構(gòu)五個(gè)對應(yīng)的技術(shù)平臺,提供客戶完備且具競爭優(yōu)勢的邏輯制程技術(shù)、特殊制程技術(shù)、IP,以及封裝測試技術(shù),協(xié)助客戶縮短芯片設(shè)計(jì)時(shí)程及加速產(chǎn)品上市速度。這五個(gè)技術(shù)平臺分別為:
高性能計(jì)算:在巨量數(shù)據(jù)運(yùn)算和人工智能應(yīng)用創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)下,高性能計(jì)算已成為臺積電業(yè)務(wù)增長的主要?jiǎng)恿χ?。臺積電為無晶圓廠設(shè)計(jì)公司及系統(tǒng)公司客戶提供領(lǐng)先的邏輯制程技術(shù),例如3納米鰭式場效電晶體(3nm FinFET, N3)、4納米鰭式場效電晶體(4nm FinFET, N4)、5納米鰭式場效電晶體(5nm FinFET, N5)、6納米鰭式場效電晶體(6nm FinFET, N6 )、7納米鰭式場效電晶體(7nm FinFET, N7)、12納米/16納米鰭式場效電晶體(12/16nm FinFET, N12/N16)等,以及包括高速互連技術(shù)等完備的IP,以滿足客戶產(chǎn)品在任何地點(diǎn)、時(shí)間傳輸和處理大量資料的需求。尤其,臺積電推出了為高性能計(jì)算產(chǎn)品所量身打造的制程技術(shù)–N4X和N3X,分別在臺積電5nm和3nm系列制程技術(shù)中,展現(xiàn)極致效能與最高運(yùn)作時(shí)脈。基于先進(jìn)制程技術(shù),多種高性能計(jì)算產(chǎn)品已被導(dǎo)入市場,例如人工智慧加速器(人 工智能圖形處理器和人工智能特殊應(yīng)用元件)、個(gè)人電腦中央處理器、消費(fèi)性圖形處理器、可程式邏輯閘陣列 (Field programmable gate array, FPGA)、服務(wù)器處理器、高速網(wǎng)絡(luò)晶片等。這些產(chǎn)品可以應(yīng)用于當(dāng)前及未來的 5G/6G通訊基礎(chǔ)設(shè)備、人工智能、云端(Cloud)和企業(yè)數(shù)據(jù)中心(Data center)。臺積電也提供涵蓋CoWoS、整合型扇出(Integrated Fan-Out, InFO)和TSMC-SoIC的多種TSMC 3DFabric先進(jìn)封裝及硅堆疊技術(shù),協(xié)助完成同質(zhì)和異質(zhì)芯片整合,達(dá)到客戶對高效能、高計(jì)算密度和高能源效率、低延遲以及高度整合的需求。
智能手機(jī):針對客戶在頂級產(chǎn)品的應(yīng)用,臺積電提供領(lǐng)先的N3增強(qiáng)型(N3 Enhanced, N3E)、N3、N4強(qiáng)效版(N4 Plus, N4P)、N4、N5強(qiáng)效版(N5 Plus , N5P)及N5等邏輯制程技術(shù)以及完備的IP,更進(jìn)一步提升芯片效能、降低功耗及晶片尺寸。針對客戶在主流產(chǎn)品的應(yīng)用, 則提供廣泛多樣的邏輯制程技術(shù),包括6納米鰭式場效電晶體、7納米鰭式場效電晶體強(qiáng)效版(7nm FinFET Plus, N7+)、7納米鰭式場效電晶體、12納米鰭式場效電晶體精簡型強(qiáng)效版(12nm FinFET Compact Plus, 12FFC+)、12納米鰭式場效電晶體FinFET精簡型(12nm FinFET Compact, 12FFC)、16納米鰭式場效電晶體精簡型強(qiáng)效版(16nm FinFET Compact Plus, 16FFC+)、16納米鰭式場效電晶體精簡型(16nm FinFET Compact, 16FFC)、28納米高效能精簡型制程技術(shù)(28nm High Performance Compact , 28HPC)、28納米高效能精簡型強(qiáng)效版制程技術(shù)(28nm High Performance Compact Plus, 28HPC+),和22納米超低功耗(22nm Ultra-Low Power, 22ULP)等,以及完備的IP,滿足客戶對高效能、低功耗芯片產(chǎn)品的需求。此外,不論頂級與主流產(chǎn)品應(yīng)用,臺積電也提供客戶領(lǐng)先業(yè)界且具高度競爭力的特殊制程技術(shù)為客戶產(chǎn)出配搭邏輯應(yīng)用處理器的特殊制程芯片,包括射頻、射頻前端、嵌入式內(nèi)存、新興內(nèi)存、電源管理、感測器、顯示芯片等特殊制程技術(shù),以及領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)的多種TSMC 3DFabric先進(jìn)封裝技術(shù),例如整合型扇出技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng):為了滿足物聯(lián)網(wǎng)在多元聯(lián)網(wǎng)、智能和節(jié)能的三大發(fā)展趨勢,臺積電除了提供客戶堅(jiān)實(shí)的邏輯技術(shù),包括5納米、6納米、7納米、12納米、16納米、28納米等,亦以其邏輯技術(shù)為基礎(chǔ),建構(gòu)了領(lǐng)先、完備,且高整合度 的超低功耗技術(shù)平臺來實(shí)現(xiàn)客戶智能物聯(lián)網(wǎng)(Artificial Intelligence of Things, AIoT)的產(chǎn)品創(chuàng)新。臺積電領(lǐng)先業(yè)界的超低功耗技術(shù)具備能源效率與高效 能,包括采用FinFET架構(gòu)的新一代6納米技術(shù)-N6eTM值和 12納米技術(shù)-N12eTM值技術(shù),能夠提供更多運(yùn)算及人工智能推理(AI inferencing)能力,并降低系統(tǒng)功耗。此外,基于平面電晶體架構(gòu)的主流技術(shù),例如22納米超低漏電(Ultra-low Leakage, ULL)技術(shù)、28納米ULP技術(shù)、40納米ULP技術(shù),以及55納米ULP技術(shù),也已被各種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)單芯片(IoT system-on-a-chip, IoT SoC)和電池供電的產(chǎn)品所廣泛采用以延長電池壽命。
同時(shí),臺積電ULP技術(shù)平臺也提供客戶完備的特殊制程技術(shù),涵蓋射頻、強(qiáng)化版類比元件、嵌入式快閃記憶體、新興記憶體、感測器和顯示器元件、電源管理晶片等特殊制程技術(shù),以及包括整合型扇出技術(shù)的多種TSMC 3D結(jié)構(gòu)先進(jìn)封裝技術(shù),以支援智能物聯(lián)網(wǎng)廣泛且快 速增長的各種產(chǎn)品應(yīng)用,包含應(yīng)用處理器(Application Processor, AP)與邊緣計(jì)算微控制器(Microcontroller, MCU)、無線連網(wǎng)、藍(lán)牙、基頻處理器、無線射頻辨識、 顯示器元件、電源管理相信篇等的需求。對于極低功耗(Extreme-low Power)產(chǎn)品的應(yīng)用需求,臺積電更進(jìn)一步擴(kuò)展低操作電壓(Low Operating Voltage, Low Vdd) 技術(shù),并提供更寬操作電壓范圍的電子電路模擬模型(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis, SPICE)及設(shè)計(jì)指南,以降低采用門檻及導(dǎo)入時(shí)間,協(xié)助客戶成功推出創(chuàng)新產(chǎn)品。
車用電子:臺積電提供完備的技術(shù)與服務(wù),以滿足車用電子產(chǎn)業(yè)中的三大應(yīng)用趨勢:建造更安全、更智慧和更環(huán)保的交通工具。同時(shí),也是業(yè)界推出堅(jiān)實(shí)的車用IP生態(tài)系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)公司之一,提供5納米、7納米與16納米鰭式場效電晶體技術(shù),以滿足下一世代交通工具-內(nèi)燃機(jī)引擎( Internal Combustion Engine, ICE)及電動(dòng)車對先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)、先進(jìn)座艙系統(tǒng)(In-Vehicle Infotainment, IVI),與針對新型電氣/電子架構(gòu)的區(qū)域 控制器的需求。臺積電于民國一百一十二年推出3納米技術(shù)Auto Early(N3AE)解決方案,提供汽車制程設(shè)計(jì)套件(Process Design Kits, PDKs),支援車用客戶提早采用業(yè)界最先進(jìn)的3納米制程技術(shù)來設(shè)計(jì)車用電子應(yīng)用產(chǎn)品。
除了先進(jìn)邏輯技術(shù)平臺外,臺積電亦提供廣泛而且具競爭力的車用規(guī)格(Automotive Grade)特殊制程技術(shù),包括28納米嵌入式快閃記憶體,28納米、22納米,和16納米毫米波射頻,高靈敏度的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體影像感測器(CMOS Image Sensor, CIS)/光學(xué)雷達(dá)(Light Detection and Ranging, LiDAR)感測器和電源管理芯片技術(shù)。新興的磁性隨機(jī)存取記憶體(Magnetoresistive Random Access Memory, MRAM)方面,22納米技術(shù)已展現(xiàn)符合汽車Grade-1標(biāo)準(zhǔn)的能力,而16納米技術(shù)也于2023年通過汽車Grade -1標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證。這些技 術(shù)均符合臺積電基于美國車用電子協(xié)會(Automotive Electronic Council, AEC)AEC-Q100汽車等級制程規(guī)格驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn),或客戶對技術(shù)規(guī)格的要求。
消費(fèi)性電子:臺積電提供客戶領(lǐng)先且全面的技術(shù),以推出應(yīng)用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品人工智慧智能元件,包括智能電視(Digital TV, DTV)、機(jī)頂盒、具備人工智能的智能數(shù)碼相機(jī)(AI-embedded Smart Camera)及相關(guān)的無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Network, WLAN)、電源管理晶片、時(shí)序控制器(Timing Controller, T-CON) 等。臺積電領(lǐng)先業(yè)界的N6、N7、16FFC/12FFC、22ULP/ ULL 及28HPC+技術(shù),已被全球領(lǐng)導(dǎo)的8K/4K數(shù)位電視、4K串流機(jī)頂盒盒/過頂服務(wù)(Over-the-top, OTT )、數(shù)碼單鏡頭相機(jī)(Digital Single-lens Reflex, DSLR)等廠商廣泛采用。針對客戶排布密集的芯片設(shè)計(jì),臺積電將持續(xù)縮小芯片尺寸,推出更具成本效益的技術(shù),并推出更低功耗的技術(shù),以利采用更具成本效益的封裝。
臺積電的短期業(yè)務(wù)發(fā)展計(jì)劃是:
持續(xù)投資擴(kuò)充產(chǎn)能及研發(fā),以擴(kuò)大市場及維持臺積電在先進(jìn)制程技術(shù)領(lǐng)域的市場占有率。
開發(fā)新客戶及新的應(yīng)用領(lǐng)域,以維持臺積電在主流技術(shù)制程領(lǐng)域的市場占有率。
持續(xù)強(qiáng)化高性能運(yùn)算、智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、車用電子及消費(fèi)性電子產(chǎn)品技術(shù)平臺的競爭優(yōu)勢,以擴(kuò)展臺積電在這些產(chǎn)品應(yīng)用的專業(yè)集成電路制造服務(wù)業(yè)務(wù)。
進(jìn)一步拓展臺積電在新興市場及發(fā)展中市場的業(yè)務(wù)與服務(wù)。
臺積電的長期業(yè)務(wù)發(fā)展計(jì)劃是:
持續(xù)依照可預(yù)測的節(jié)奏發(fā)展先進(jìn)制程技術(shù),提升節(jié)能計(jì)算效能。
進(jìn)一步發(fā)展衍生性半導(dǎo)體制程技術(shù),來增加特殊制程相關(guān)應(yīng)用對營業(yè)的貢獻(xiàn)。
提 供 更 多 整 合 服 務(wù),涵 蓋 產(chǎn) 品系 統(tǒng) 整 合 設(shè) 計(jì) (System-Level Integration Design)、設(shè)計(jì)技術(shù)定義、 設(shè)計(jì)工具發(fā)展、晶圓制造、TSMC 3DFabric先進(jìn)封裝與芯片堆疊技術(shù),以及后段封裝測試等,通過最佳化解決方案為客戶提供更高的價(jià)值。
值得關(guān)注的地方
先進(jìn)制程方面,臺積電2023年報(bào)中提到,2023年臺積電的2納米研發(fā)著重于基礎(chǔ)制程制定、良率精進(jìn)、電晶體及導(dǎo)線效能改善以及可靠性評估。預(yù)計(jì)本年度(2024年)內(nèi),重要客戶完成芯片設(shè)計(jì),并開始做驗(yàn)證。臺積電同時(shí)還會發(fā)展低阻值重置導(dǎo)線層、超高效能金屬層間電容以及晶背供電網(wǎng)路,持續(xù)進(jìn)行2納米制程技術(shù)效能提升,此項(xiàng)對比2022年報(bào)中沒有太大變化。不過,臺積電首次在年報(bào)里提到了14埃米制程技術(shù),其表示14埃米平臺制程技術(shù)的開發(fā)展現(xiàn)了良好的進(jìn)展,相較于2納米制程技術(shù),14埃米平臺制程技術(shù)預(yù)期將提供優(yōu)越的速度、功耗、密度及成本的改善。
臺積電在去年年底的國際電子元件會議(IEEE International Electron Devices Meeting, IEDM)的「Future of Logic」(Future of Logic)未來邏輯專題研討會上首次正式提及1.4納米即14埃米的名稱為「A14」,其表示14埃米制程早已在研發(fā)之中,2納米則將如期于2025年量產(chǎn),考慮到每項(xiàng)制程的研發(fā)時(shí)間,14埃米大概會在2027~2028年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
2022年年底時(shí),比利時(shí)微電子研究中心(Imec)就曾預(yù)期,未來10年仍可維持每2年微縮一個(gè)制程節(jié)點(diǎn)的速度前進(jìn),2026年將進(jìn)入埃米(angstorm)時(shí)代。設(shè)備商則認(rèn)為,臺積電未來將在臺灣建置14埃米、10埃米晶圓廠,其中14埃米晶圓廠落腳高雄機(jī)率高。
先進(jìn)封裝方面,臺積電表示,已經(jīng)對CoWoS-S 3.3倍光罩尺寸(1倍光罩尺寸~830mm2)中介層完成驗(yàn)證,并于2023年生產(chǎn)。第一代 CoWoS-L技術(shù)于2023年成功開發(fā),將于2024年進(jìn)入生產(chǎn)。HBM3E已準(zhǔn)備好在CoWoS-S和CoWoS-L上進(jìn)行生產(chǎn)。對于HBM4等下一代堆疊內(nèi)存,臺積電正在計(jì)劃對CoWoS進(jìn)行技術(shù)升級以滿足性能要求。
2023年,臺積電已經(jīng)大量生產(chǎn)第八代整合型扇出層疊封裝技術(shù)(InFO_PoP Gen-8)以支持移動(dòng)應(yīng)用。第九代InFO_PoP也已成功通過了移動(dòng)應(yīng)用的認(rèn)證。第五代InFO_oS于2023年通過認(rèn)證,可提供更大的整合特殊應(yīng)用集成電路(Application specific Integrated Circuit, ASIC)面積、更大的封裝尺寸和更高的頻寬。第一代InFO_M_PoP已于2023年開始量產(chǎn)。具有背面線路重布層(RDL)的下一代InFO_PoP技術(shù)于2023年通過認(rèn)證,并準(zhǔn)備在2024年開始量產(chǎn)。
此外,臺積電還在2023年開發(fā)了一種獨(dú)特的后段制程可減少導(dǎo)孔電阻的先進(jìn)導(dǎo)線技術(shù),此外,為了未來導(dǎo)線連接應(yīng)用而研究的新材料,也展現(xiàn)出顯著線路電阻的降低。
前沿技術(shù)研究方面,臺積電在2023年的超大型集成電路技術(shù)與電路研討會(Symposia on VLSI Technology and Circuits)上,展示了在接觸長度微縮下創(chuàng)紀(jì)錄地低的接觸電阻,單層二維二硫化鉬通道電晶體在接觸長度低至30納米時(shí)都還具有相同的驅(qū)動(dòng)電流。在2023年舉行的國際電子元件會議(International Electron Device Meeting, IEDM),臺積電成功展示了第一個(gè)具有兩個(gè)二維單層二硫化鉬通道的堆疊納米片元件。透過閘極介電質(zhì)優(yōu)化,也展示了具有高導(dǎo)通電流的高性能的閘極長度40納米單片單層二維二硫化鉬奈米片n型場效電晶體。同時(shí)也在2023年的IEDM首次展示了n型二硫化鉬和p型二硒化鎢的二維電晶體,具有相似的高導(dǎo)通電流。這個(gè)導(dǎo)通電流也創(chuàng)下了p型二維電晶體 的高導(dǎo)通電流紀(jì)錄。互補(bǔ)金氧電晶體的演示將n型二硫化鉬電晶體和p型二硒化鎢電晶體整合在同一晶片上,結(jié)果得到幾乎沒有改變的效能。
人工智能等領(lǐng)域中,臺積電在2023年的IEDM上推出了一款基于無砷的矽氮鍺碳碲(SNGCT)的記憶體選擇器(Selector)和自旋力矩轉(zhuǎn)移-磁阻式隨機(jī)存取記憶體(STT-MRAM)的新型1S1R記憶體元件。此1S1R裝置展示了出色的寫入和讀取性能,包括低寫入電壓、高速度、低寫入錯(cuò)誤 率、高寫入耐久性以及出色的抗讀取干擾能力。在2023年的國際固態(tài)電路會議(International Solid-State Circuits Conference, ISSCC),展示了一款具有4MB混合模式的電阻式隨機(jī)存取記憶體(ReRAM)的記憶體運(yùn)算(Compute-in-Memory, CIM) 巨集的非揮發(fā)性人工智慧邊緣運(yùn)算(AI-Edge)處理器。此CIM巨集包含可設(shè)定模式的電路,支援巨集內(nèi)的近記憶 體運(yùn)算(Near-Memory Computing, NMC)和記憶體運(yùn)算(In-Memory Computing, IMC)模式。在文獻(xiàn)報(bào)告的非揮發(fā)性AI-Edge處理器中,臺積電提出的22nm AI-Edge處理器實(shí)現(xiàn)了最高的能源效率。
另外值得關(guān)注的是,2023年臺積電的離職率為3.7%,對比2022年的6.7%,2021年的6.8%,雖然都在10%的健康離職范圍內(nèi),但臺積電的離職率出現(xiàn)了大幅下降,一方面是行業(yè)環(huán)境影響,另一方面也可能是臺積電在員工福利待遇問題方面做出了改善,例如近幾年執(zhí)行的「全球員工意見調(diào)查」,其采用高績效企業(yè)員工體驗(yàn)?zāi)P?,借此了解臺積電在員工體驗(yàn)上的優(yōu)勢與機(jī)會點(diǎn),并依此制定行動(dòng)方案,促進(jìn)人才的留任。
文章來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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