加入收藏
 免费注册
 用户登陆
首页 展示 供求 职场 技术 智造 职业 活动 视点 品牌 镨社区
今天是:2024年3月29日 星期五   您现在位于: 首页 →  技术 → 半导体器件(技术聚焦)
台积电2021年年报揭示全球先进半导体制程新技术
2022/5/12 12:52:06    
台积公司1987年成立于台湾新竹科学园区,开创了专业集成电路制造服务商业模式。台积公司专注生产由客户所设计的芯片,本身并不设计、生产或销售自有品牌产品,确保绝不与客户竞争。

基于这个创始的原则,台积公司成功的关键就在于协助客户获得成功,其专业集成电路制造服务商业模式造就了全球无晶圆厂IC设计产业的崛起。因此,台积公司的众多客户遍布全球,为客户生产的芯片广泛地被运用在各种终端市场,例如智能型手机、高效能运算、物联网、车用电子与消费性电子产品等。

2021年,台积公司及其子公司所拥有及管理的年产能超过1,300万片十二吋晶圆约当量。台积公司在台湾设有四座十二吋超大晶圆厂(GIGAFAB Facilities)、四座八吋晶圆厂和一座六吋晶圆厂,并拥有一家百分之百持有之海外子公司——台积电(南京)有限公司之十二吋晶圆厂,及二家百分之百持有之海外子公司——WaferTech美国子公司、台积电(中国)有限公司之八吋晶圆厂的产能支援。

2021年12月,台积公司于日本熊本县设立一子公司(Japan Advanced Semiconductor Manufacturing, Inc., JASM),并由索尼半导体解决方案公司和电装株式会社投资其少数股权。JASM将兴建并营运一个采用12/16纳米及22/28纳米制程的晶圆厂提供专业集成电路制造服务,以满足全球市场对于特殊制程技术的强劲需求。JASM晶圆厂预计将于2024年底前开始生产。同时,台积公司持续执行其于美国亚利桑那州设立先进晶圆厂的计划,并将于2024年开始生产。


                      按此在新窗口浏览图片


台积公司在北美、欧洲、日本、中国大陆,以及南韩等地均设有子公司或办事处,提供全球客户实时的业务与技术服务。至2021年年底,台积公司及其子公司员工总数超过6万5,000人。


1. 2021年研发至44亿6,000万美元


2021年,台积公司提升研发费用至44亿6,000万美元,以延续在技术上的领导地位,并且协助全球的创新者释放创新,为半导体产业创造价值。

N3技术将使用FinFET晶体管结构来提供客户最成熟的技术、最优异的效能、以及最佳的密度。N3预计在2022年下半年量产。我们也推出N3E,作为3纳米家族的延伸,具有更好的效能、功耗和良率。N3E的量产时间预计在N3量产后一年进行。凭借着技术领先地位与强劲的客户需求,我们有信心3纳米家族将成为台积公司另一具长期大量需求的制程技术。

为了进一步提升5纳米家族的效能、功耗和密度,我们也推出了N4P和N4X制程技术,以支援下一波的5纳米产品。相较于N5,N4P的效能提升11%,同时我们专门针对高负载之高效能运算产品推出N4X制程技术。N4X为台积公司第一个极高效能半导体技术X系列的技术,相较于N5,N4X的效能提升15%。N4P预计于2022年下半年完成首批产品设计定案,N4X预计在2023年上半年进入试产。

2021年,2纳米技术已经进入技术开发阶段,着重于测试载具的设计与实作、光罩制作、以及硅试产。台积公司3DFabricTM设计解决方案将和晶体管微缩互补,提升系统级效能。在系统整合芯片方面,台积公司于2021年在客户产品上成功地展示了具备优异电性表现的芯片对晶圆(Chip on Wafer, CoW)技术。CoWoS-S具备崭新的嵌入式深沟槽电容,中介层面积高达三个光罩,已于2021年完成验证,能够整合更多的逻辑与高频宽存储器芯片(HBM),支援客户的高效能运算应用产品。在整合型扇出技术方面,台积公司成功完成第七代整合型扇出层叠封装技术(InFO-PoP Gen-7)的验证,支援具备增强散热性能的行动应用。台积公司也开始大量生产第三代整合型扇出暨基板封装技术(InFO-oS Gen-3),整合更大的封装尺寸和更高的频宽。

台积公司的开放创新平台(Open Innovation Platform?)设计生态系统协助535家客户在一个安全可靠的云端环境进行芯片设计,释放创新,让产品迅速上市。台积公司也持续与设计生态系统的伙伴合作,于2021年将数据库与硅智财组合扩增到超过4万个项目,提供客户从0.5微米至3纳米超过3万8,000个技术档案及超过2,600个制程设计套件。

2021年12月,台积公司于日本熊本县设立一子公司,Japan Advanced Semiconductor Manufacturing, Inc.(JASM),并由索尼半导体解决方案公司和电装株式会社(Denso Corporation)投资其少数股权。JASM将兴建并营运一个采用12/16纳米及22/28纳米制程的晶圆厂提供专业集成电路制造服务,以满足全球市场对于特殊制程技术的强劲需求。JASM晶圆厂预计将于2024年底前开始生产。


2. 拥有全球最先进的制程技术

拥有最先进的制程技术是台积公司在专业集成电路制造服务领域取得强大市场地位的重要关键。

2021年,台积公司保持其在全球半导体业之积体电路制造服务领域的领导地位,其产出占全球半导体(不含存储器)市场产值的26%,较2020年的24%增加。台积公司的成长,主要因5G及高效能运算
(High Performance Computing, HPC)产业相关应用持续扩增所致。

2021年,有50%的晶圆营收来自先进制程技术(7纳米及以下更先进制程),高于2020年的41%。

台积公司提供客户完备的制程技术,并且持续投资先进制程技术、特殊制程技术,以及先进封装与硅堆栈技术,以提供客户更多附加价值。除了拥有在先进制程技术和特殊制程技术的领导地位,台积公司亦提供3DFabric-完备的三维硅堆栈(3D Silicon Stacking)和先进封装系列技术,与其制程技术发挥相辅相成的效益。3DFabric系列技术为客户提供更灵活的芯片设计弹性来释放创新,是台积公司有别于竞争对手的另一差异化竞争优势。

针对智能型手机、高效能运算、物联网、车用电子,以及消费性电子产品这五个主要市场,及因应客户需求从以制程技术为中心转变为以产品应用为中心,台积公司已经分别建构五个对应的技术平台,提供客户完备且具竞争优势的逻辑制程技术、特殊制程技术、硅智财,以及封装测试技术,协助客户缩短芯片设计时程及加速产品上市速度。这五个技术平台分别为:

(1)智能手机平台

台积公司针对客户在顶级产品的应用,提供领先的4纳米鳍式场效晶体管(4nm FinFET, N4)及5纳米鳍式场效晶体管(5nm FinFET, N5)等逻辑制程技术以及完备的硅智财,更进一步提升芯片效能、降低功耗及芯片尺寸大小。针对客户在主流产品的应用,则提供广泛多样的逻辑制程技术,包括6纳米鳍式场效晶体管(6nm FinFET, N6)、7纳米鳍式场效晶体管强效版(7nm FinFET Plus, N7+)、7纳米鳍式场效晶体管(7nm FinFET, N7)、12纳米鳍式场效晶体管精简型强效版(12nm FinFET Compact Plus, 12FFC+)、12纳米鳍式场效晶体管精简型(12nm FinFET Compact, 12FFC)、16纳米鳍式场效电晶体精简型强效版(16nm FinFET Compact Plus, 16FFC+)、16纳米鳍式场效晶体管精简型(16nm FinFET Compact, 16FFC)、28纳米高效能精简型制程技术(28nm High Performance Compact, 28HPC)、28纳米高效能精简型强效版制程技术(28nm High Performance Compact Plus, 28HPC+),和22纳米超低功耗(22nm Ultra-Low Power, 22ULP)等,以及完备的硅智财,满足客户对高效能、低功耗芯片产品的需求。

此外,不论顶级与主流产品应用,台积公司也提供客户领先业界且具高度竞争力的特殊制程技术为客户产出配搭逻辑应用处理器的特殊制程芯片,包括射频、嵌入式快闪存储器、新兴存储器、电源管理、感测器、显示芯片等特殊制程技术,以及包括领先产业的整合型扇出(InFO)的多种先进3DFabricTM封装技术。

(2)高效能运算平台

在巨量数据运算和应用创新的驱动下,高效能运算已成为台积公司业务增长的主要动力之一。台积公司为无晶圆厂设计公司及系统公司客户提供领先的技术,例如N4、N5、N6、N7和12纳米/16纳米鳍式场效晶体管等逻辑制程技术,以及包括高速互连技术等完备的硅智财,以满足客户产品在任何地点和时间传输和处理大量资料的需求。特别是,台积公司推出了第一个为高效能运算产品所量身打造的制程技术-N4X,在台积公司5纳米系列制程技术中,展现极致效能与最高运作时脉。基于先进制程技术,多种高效能运算产品已被导入市场,例如中央处理器(Central processing unit, CPU)、绘图处理器(Graphics processor unit, GPU)、可程序逻辑闸阵列(Field programmable gate array, FPGA)、服务器处理器、加速器、高速网络芯片等。这些产品可以应用于当前及未来的5G、人工智能(AI)、云端(Cloud)和资料中心(Data center)。台积公司也提供涵盖CoWoS、InFO和TSMC-SoICTM的多种先进3DFabricTM封装技术,协助完成异质和同质芯片整合,达到客户对高效能、高计算密度和效率、低延迟以及高度整合的需求。台积公司将持续优化高效能运算平台,并强化与客户协同合作,以帮助客户掌握高效能运算领域的市场成长。

(3)物联网平台

台积公司提供领先、完备,且高整合度的超低功耗(Ultra-Low Power, ULP)技术平台来实现智能物联网(Artificial Intelligence of Things, AIoT)的产品创新。台积公司提供领先业界的技术,包括采用FinFET架构的新一代12纳米技术-N12eTM技术,具备能源效率与高效能以提供更多运算能力及人工智能推论(AI inferencing)能力、22纳米超低漏电(Ultra-low Leakage, ULL)技术、28纳米ULP技术、40纳米ULP技术以及55纳米ULP技术,已被各种终端智能系统单晶片(Edge AI system-on-a-chip)和电池供电的应用广泛采用。台积公司更进一步扩展其低操作电压(Low Operat ing Vol tage, Low Vdd)技术,并提供更宽操作电压范围的电子电路模拟模型,以满足极低功耗(Extreme-low Power)产品应用。同时,台积公司也提供客户具备竞争力且完备的射频、强化版类比元件、嵌入式快闪存储器、新兴存储器、传感器和显示芯片等特殊制程技术,以及包括整合型扇出(InFO)技术的多种先进的3DFabricTM封装技术,以支援智能物联网边缘计算和无线连网快速增长的需求。

(4)车用电子平台

台积公司的车用电子平台提供完备的技术与服务,以满足车用电子产业中的三大应用趋势:更安全、更智慧和更环保。同时,也是业界推出坚实的车用硅智财生态系统的领导公司之一,提供16纳米与7纳米鳍式场效晶体管(FinFET)技术,并扩展到5纳米FinFET技术,以满足汽车产业对先进驾驶辅助系统(Advanced Driver-Assistance Systems, ADAS)、先进座舱系统(In-Vehicle Infotainment, IVI),及针对新型电子/电器(Electrical/Electronic, E/E)架构的区域控制器的需求。除了先进逻辑技术平台外,台积公司亦提供广泛而且具竞争力的特殊制程技术,包括28纳米嵌入式快闪记忆体,28纳米、22纳米,和16纳米毫米波射频,高灵敏度的互补式金氧半导体影像传感器(CMOS Image Sensor, CIS)/光学雷达(Light Detection and Ranging, LiDAR)传感器和电源管理芯片技术。新兴的磁性随机存取记忆体(Magnetic Random Access Memory, MRAM)方面,22纳米技术已符合汽车Grade-1标准的验证,而16纳米技术也正顺利开发中,以满足汽车Grade-1标准的要求。这些技术均符合台积公司基于美国车用电子协会(Automotive Electronic Council, AEC)AEC-Q100汽车等级制程规格验证标准,或客户对技术规格的要求。

(5)消费性电子平台

台积公司提供客户领先且全面的技术,以推出应用于消费性电子产品人工智能智能元件,包括数位电视(Digital TV, DTV)、机上盒(Set-top Boxes, STBs)、具备人工智能的智能数位相机(AI-embedded Smart Camera)及相关的无线区域网络(Wireless Local Area Network, WLAN)、电源管理芯片(Power Management IC, PMIC)、时序控制器(Timing Controller, T-CON)等。台积公司领先业界的7纳米鳍式场效晶体管精简型(7nm FinFET Compact, 7FFC)、16FFC/12FFC、22ULP/ULL以及28HPC+技术,已被全球领导的8K/4K数位电视、4K串流机上盒/过顶服务(Over-the-top)、数位单眼相机(Digital Single-lens Reflex, DSLR)等厂商广泛采用。针对客户数位密集的晶片设计,台积公司将持续缩小芯片尺寸,推出更具成本效益的技术,并推出更低功耗的技术,以利采用更具成本效益的封装。

3. 占据全球晶圆代工巅峰

若以美元计算,台积公司2021年全年合并营收为568亿2,000万美元,较前一年增加24.9%;税后净利为213亿5,000万美元,较前一年度增加了21.3%。

2021年,台积公司产出占全球半导体(不含存储器)市场产值的26%,营业收入净额以地区划分(主要依据客户营运总部所在地),北美市场占65%、亚太市场(不含日本与中国大陆)占14%、中国大陆市场占10%、欧洲、中东及非洲市场占6%、日本市场占5%。

依据产品平台来区分,智能型手机占44%、高效能运算占37%、物联网占8%、车用电子占4%。此外,消费性电子产品占4%、其他产品占剩余的3%。

台积公司2021年的主要技术成就包括:
● 晶圆出货量达1,420万片十二吋晶圆约当量,2020年为1,240万片十二吋晶圆约当量。
● 先进制程技术(7纳米及以下先进制程)的销售金额占整体晶圆销售金额的50%,高于2020年的41%。
● 提供291种不同的制程技术,为535个客户生产12,302种不同产品。
● 台积公司占全球半导体(不含存储器)产值的26%,2020年为24%。

2021年,台积公司的N5技术已经迈入量产的第二年,已被证明为业界最具竞争力的先进制程技术。在智能型手机和高效能运算应用的推动下,N5需求持续强劲,2021年占整体晶圆销售金额的19%。同期:
(1)3纳米技术按照计划开发且进度良好,同时也已经开发支援高效能运算及智能型手机应用的完整平台,为2022年下半年的量产做好准备。
(2)2纳米技术按照计划开发,包含新的晶体管结构,预期N2推出的时候能够提供客户最成熟的技术、最好的效能、以及最佳的成本。

此外,为了提升系统级效能,台积公司持续提供崭新的3DFabricTM设计解决方案,包括支援三维芯片堆栈的系统整合芯片(TSMC-SoICTM)、以及支援2.5D先进封装的整合型扇出(InFO)与CoWoS技术,提供客户更好的系统效能、更佳的节能效率、更高的运算密度、更小的尺寸外型、以及更优异的成本效益。

2022年,台积公司预见整体电子产品需求稳健成长,驱使全球半导体(不含存储器)市场的产值可望呈现低十位数百分比成长。长期而言,因电子产品采用半导体的含量提升,无晶圆厂设计公司持续扩大市占率,整合元件制造商增加委外制造,以及系统公司增加采用自有特殊应用元件等因素,台积公司预期自2021-2026年,集成电路制造服务领域的成长可望较全球半导体(不含存储器)市场的高个位数百分比年复合成长率更为强劲。(Donna Zhang,张底剪报)
→ 『关闭窗口』
 365pr_net
 [ → 我要发表 ]
上篇文章:通用小芯片互连通道(UCIe)行业联盟
下篇文章:环绕栅极(GAA)晶体管提升芯片的功率和性能
→ 主题所属分类:  半导体器件 → 技术聚焦
 热门文章
 如何申请EtherCAT技术协会(ETG)会员资格 (165681)
 台北国际计算机展(COMPUTEX 2015)参展商名… (104208)
 上海市集成电路行业协会(SICA) (90463)
 USB-IF Members Company List (82045)
 第十七届中国专利优秀奖项目名单(507项) (74176)
 台北国际计算机展(COMPUTEX 2015)参展商名… (67796)
 苹果授权MFi制造商名单-Authorized MFi Lic… (66703)
 中国130家太阳能光伏组件企业介绍(3) (55159)
 PLC论坛 (52024)
 中国130家太阳能光伏组件企业介绍(2) (48452)
 最近更新
 为Al设计的NPU与其他处理器共同加速生成式AI体验 (3月9日)
 英特尔为未来数据中心开发的处理器芯片新技术 (2月23日)
 压电技术使手机屏幕直接变成高质量话筒 (2月14日)
 PCB基础知识及设计软件概述 (2月2日)
 国家文化和科技融合示范基地名单(含第五批) (1月24日)
 国家文化和科技融合示范基地认定管理办法(试行) (1月24日)
 隐身衣逐步走进现实:光学隐身衣、电磁波隐身衣 (10月30日)
 电子电路常用电子元件名称缩写及中英文对照 (10月17日)
 数据手册中的参数:热特性 (8月31日)
 IGBTs给高功率带来了更多的选择 (7月14日)
 文章搜索
搜索选项:            
  → 评论内容 (点击查看)
您是否还没有 注册 或还没有 登陆 本站?!
关于我们 ┋ 免责声明 ┋ 产品与服务 ┋ 联系我们 ┋ About 365PR ┋ Join 365PR
Copyright @ 2005-2008 365pr.net Ltd. All Rights Reserved. 深圳市产通互联网有限公司 版权所有
E-mail:postmaster@365pr.net 不良信息举报 备案号:粤ICP备06070889号