在半导体制造领域,台积电的订单几乎总是满满的。在AI服务器、HPC应用与高阶智能手机AI化驱动下,苹果、高通、英伟达、AMD等四大厂传大举包下台积电3纳米家族制程产能,并涌现客户排队潮,一路排到2026年。
业界认为,在客户抢着预订产能下,台积3纳米家族产能持续吃紧,将成为近二年常态,相关订单尚未包含英特尔CPU委外需求。业界透露,台积电3纳米家族总产能持续拉升,预估月产能有望拉升到12万片至18万片。
台积电亚太业务处长万睿洋表示,除了生成式AI所带来的高性能计算平台需求,在车用电子也看到算力需求,对推动L4、L5级自动驾驶解决方案,高性能计算至关重要,这会需要5nm、甚至3nm先进逻辑技术,台积电也将持续挑战制程微缩极限。
万睿洋指出,台积电也推动无数创新,通过紧密合作,缔造双赢策略联盟,以领先的半导体技术,释放更强大的AI,实现看似不可能的创新,让世界更美好。
台积电欧亚业务资深副总经理暨副共同营运长侯永清说道,目前产业逐步回暖,最困难的部分已经度过。智能手机、PC市场正缓慢复苏,预计将会年增长1-3%;AI/HPC数据中心需求依然强劲,预期AI加速器需求将年成长2.5倍;智能汽车芯片市场需求仍疲弱,今年将同比下滑1%~3%;物联网市场今年有望有7-9%的增长,不过相较以前的20%表现较为疲软。
侯永清引用数据指出,预计2024年半导体晶圆代工产值达1500亿美元,预期支持110万亿美元的全球经济,预估2030年晶圆代工产值达2500亿美元并支持1500万亿美元全球经济。
台积电资深厂长黄远国指出,受益于HPC、AI和智能手机需求,今年台积电的3nm产能将比去年增加3倍以上,但这事实上还是不够的,因此台积电还在努力满足客户需求,先进制程产能快速提升也面临挑战。
黄远国指出,2020年至2024年,台积电在7nm以下先进制程营收的年复合成长率(CAGR)超过25%。目前台积电N3良率跟N4比几乎是一样。这也促使头部客户高端芯片更愿意选择N3制程。另外,特殊制程从2020到2024年复合成长率达10%,其中车用芯片出货年复合成长率高达近50%。
具体来说,台积电最初的第一代3nm制程(N3,又名N3B)生命周期较短,苹果是唯一主要客户。第二代的3nm制程(N3E)为N3B宽松版本,取消一些EUV层,也牺牲一些晶体管密度,但有助于降低生产成本,并扩大制程窗口(process window)和良率。N3E已按计划于去年第四季开始量产,目前N3E的D0缺陷密度与N5相当,已经有多家大客户采用,相关客户产品都有出色产量表现。
至于今年下半年将量产N3P,这是台积电3nm家族最先进的制程。与前代的N3E制程相比,在相同漏电率下,N3P制程能提高4%性能,或在相同主频下功耗降低9%,整体晶体管密度提高了4%。
2025年,台积电第四代的3nm制程(N3X)和2n(N2)都将量产。与N3P相比,N3X节点芯片可将工作电压(Vdd)从1.0V降低至0.9V,相同时脉降低功耗7%,或相同芯片面积提高运算性能5%,相同时脉晶体管密度提高约10%。与前代产品相较,N3X优势在最大电压1.2V,对桌面PC或数据中心GPU等超高性能应用非常重要。
2026年,台积电将会量产N2P和A16(1.6nm)。与第一代N2相较,N2P相同主频和晶体管数量的情况下,功耗可降低5%~10%,在相同功耗和晶体管数量的情况下,性能可提高5%~10%。
台积3纳米产能不足,市场需求巨大,未来价格有上涨空间。台积电魏哲家表示,市场都说台积电的晶圆价格最贵,但以客户拿到的裸晶 (Die) 来看,台积电的价格是最便宜的,因此台积电还有空间可以往上调整。魏哲家强调,台积电与竞争者不一样的地方是技术制程每年都更新,同样都是3纳米,但3纳米每年推出更优化的制程,是台积电忠实执行的策略。