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台积电致力于推动3D整合和EEP提升

来源:《半导体制造》    2023-12-07
台积电(中国) 总经理罗镇球近日在中国IC设计年会上以《半导体发展趋势》为题做主题演讲,阐述其对于整个半导体市场未来成长趋势以及发展潜力的见解。

台积电(中国) 总经理罗镇球近日在中国IC设计年会上以《半导体发展趋势》为题做主题演讲,阐述其对于整个半导体市场未来成长趋势以及发展潜力的见解。主基调就是,今后人类生活的数字化转型还会加速,未来会越来越快,而且应用的面会越来越广。这是对半导体未来充满信心的基础。


台积电(中国) 总经理罗镇球

罗镇球指出,不仅半导体的应用场景正在逐步铺开,现有电子产品使用的半导体数量也在逐步增加。他还强调:“在现有的应用上,半导体使用的数量、质量以及价格也不断在提高。”现如今,大家使用的智能手机光是传感器就有超过20个,甚至有不止一个应用处理器。再看智能汽车方面的应用,现在一辆汽车中至少有300颗芯片,2年、3年以后当汽车更加智能化、新能源化,一辆汽车中的芯片必定会突破1000个。罗镇球认为,现有产品中芯片的价值越来越高,重要性也日益增长,且在社会进程中占据非常主导的地位。

放眼展望未来的半导体市场,罗镇球也报以非常乐观的态度:“整个半导体市场在2000年的时候,全球产值做到了2000亿美金左右,2010年到了3000亿,今年肯定仍旧超过4000亿。我们可以非常乐观地预估,在2030年之前全球半导体产业产值肯定可以超过1万亿美金,这是一个非常有希望的行业,这也是台积电对这个行业以及对各位同业们共同期许和努力的方向。”但他指出,想要做到如此大幅的行业提升,还需要半导体企业共同努力。

据罗镇球透露,台积电每年花300亿美金做资本支出,有超过8000位研发人员,单单去年台积电在研发上的支出就超过55亿美金。这笔巨大的投入包含布局两个方面:一是2D平面式微缩推进到3D的整合,除了在芯片上的晶体管开始从平坦式变成立体式之外,封装部分也把它变成了3D;二是提升能源使用效率(Energy Efficient Performance,EEP),通过调整晶体管结构,使用新材料、新封装,甚至调整设计架构和算法,再搭配整个软件的合作,才能提升EEP指标。“从2005年至今,每2年整个行业EEP可以提升3倍。在同样功能的芯片之下,如今使用的芯片能源消耗可能只是两年前的1/3,这是整个行业共同努力的结果。”罗镇球说。

此外,台积电还开辟了一些新的赛道。第一是DTCO(设计工艺协同优化),设计团队和制造团队在初期设计阶段就能考虑到制造的限制和要求,提前解决潜在的制造问题。罗镇球表示,台积电在做7nm、5nm乃至3nm时,发现DTCO在晶体管缩小过程中的贡献度已经超过50%,不用更先进的光刻机就可以将晶体管持续微缩,并降低成本。第二是2.5D/3D的封装技术,罗镇球认为2.5D和3D是相辅相成的。基于光刻技术,一个芯片的大小是有限制的,一般不超过830mm2,但经由2.5D的封装,就可以让芯片突破这一上限,他预估到2025年台积电可做到单一芯片大小达到标准的六倍。最终还将向STCO(系统技术协同优化)继续推进,将片上系统视为功能的集合。

罗镇球对半导体行业未来的发展趋势相当乐观。但他强调,想要将半导体行业推向万亿美金产值,需要做到DTCO/STCO的整合、提升2.5D/3D封装技术以及电学和光学的整合,让算力、运力和储存力能够齐头并进。

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