臺積電A14，制程詳解

本文由半導體產業(yè)縱橫（ID：ICVIEWS）綜合

A14在相同功耗和復雜度下性能提升16%，在相同時鐘頻率和復雜度下功耗降低27%。

臺積電在其歐洲OIP論壇上展示的一張幻燈片清晰地闡述了其將于2028年推出的A14（1.4nm級，正面供電）制程工藝相比其前代產品N2（2nm級，正面供電）的優(yōu)勢。結果表明，A14在相同功耗和復雜度下性能提升16%，在相同時鐘頻率和復雜度下功耗降低27%。然而，為了充分發(fā)揮下一代制造技術的潛力，芯片設計人員可能需要使用更智能的電子設計自動化（EDA）工具。

當代工廠發(fā)布新的工藝技術時，通常會公布一系列特性，以展現不同代際工藝之間的相對差異。隨著生產節(jié)點的不斷推進，芯片制造商往往會獲得更多關于其性能的數據，并隨著時間的推移逐步明確其特性。臺積電的A14工藝正是如此。此前，該公司表示，與N2工藝相比，在相同的功耗和晶體管數量下，A14工藝的性能將提升10%至15%；在相同的時鐘頻率和復雜度下，功耗將降低25%至30%；混合芯片的晶體管密度也將提升約20%。而從幻燈片來看，新節(jié)點的性能將略高于預期，但功耗方面則保持在預期值的中等水平。

臺積電展示這張幻燈片是為了說明其工藝技術的可擴展性，旨在表明盡管摩爾定律增速放緩并面臨嚴峻挑戰(zhàn)，但它仍然有效。然而，這張幻燈片僅列出了主要的主流制程節(jié)點，而省略了N3B（主要由蘋果和英特爾使用）以及N3P和N2P等節(jié)點間升級。雖然提及N3X、N2X和A16是合理的，因為這些制程技術針對特定應用，但缺少節(jié)點間升級的信息在一定程度上模糊了它們的重要性及其帶來的進步，也未能突出多年來取得的顯著進展。

根據幻燈片顯示，從N7（2018年工藝節(jié)點）升級到A14（2028年工藝節(jié)點），在相同功耗水平下性能提升1.83倍，能效提升4.2倍，這看起來非常顯著。然而，這兩項技術之間相隔十年之久。臺積電還指出，每一代新的主要工藝節(jié)點相比上一代節(jié)點都能降低約30%的功耗。相比之下，主要節(jié)點的性能提升幅度僅為15%至18%，這在一定程度上表明，臺積電在設計這些制造工藝時，更關注的是功耗控制。

有趣的是，除了臺積電的制程節(jié)點之外，還有其他方法可以提高設計的能效。例如，芯片設計人員可以使用人工智能增強的 Cadence Cerebrus AI Studio 和 Synopsys DSO.ai 等自動化布局布線 (APR) EDA 工具，這些工具利用強化學習技術探索更廣泛的優(yōu)化空間，涵蓋各種制造工藝和布局，并自動調整設計參數和布局方案，從而提升性能、降低功耗并縮小面積 (PPA)。

根據幻燈片顯示，這種方法通過優(yōu)化APR流程可節(jié)省5%的功耗，通過優(yōu)化金屬層方案可額外提升2%的性能，總功耗節(jié)省達7%，與臺積電通過節(jié)點間優(yōu)化所能達到的節(jié)能效果相當。當然，此類數據僅供參考，因為并非所有設計都能優(yōu)化到如此程度。不過，不可否認的是，EDA工具（尤其是更智能的APR工具）在利用現代制造技術實現更高性能和更低功耗方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

據悉，目前 A16 制程的唯一客戶為英偉達，臺積電高雄 P3 廠將于 2027 年量產，以匹配英偉達的產品規(guī)劃。業(yè)內據此推測，蘋果邁入 2 納米工藝世代后，下一代制程或將跳過 A16，直接升級至 A14。供應鏈消息顯示，臺積電擴充 3 納米產能，正是為承接英偉達 3 納米制程產品的大額訂單。而增建三座 2 納米晶圓廠的動作，則是對竹科寶山 F20、高雄 F22、臺中 F25 以及美國廠 F21 的制程與產能規(guī)劃進行的同步調整。

從臺積電上調資本開支、加速先進制程研發(fā)進度、推進產能擴增計劃等一系列動作不難看出，其近期針對 3 納米及以下先進制程的布局藍圖，已根據客戶需求完成快速調整。

南科晶圓廠方面，以N4/N5制程為主的F18A廠，P1、P2、P3、P7等廠區(qū)合計月產能達16萬片，F15廠也已加入生產序列；而建設中的F18A P9廠則放緩施工進度，其待處理訂單將轉移至美國亞利桑那州工廠生產。以N3B及N3E制程為主的F18B 廠，P4、P5、P6、P8等廠區(qū)合計月產能由13萬片提升至16萬片。

值得關注的是，臺積電近期已初步規(guī)劃，在南科周邊仍處于土地征收階段的特定區(qū)域，再新建三座 2 納米晶圓廠。為配合此次產能調配，臺積電同步調整了竹科寶山 F20、高雄 F22 及臺中 F25 廠區(qū)的 2 納米及以下制程與產能規(guī)劃。

*聲明：本文系原作者創(chuàng)作。文章內容系其個人觀點，我方轉載僅為分享與討論，不代表我方贊成或認同，如有異議，請聯系后臺。