在早前举办的IEDM 2024上，台积电的Lipen Yuan做了一个题为《Sailing into the Future of the Semiconductor Industry》的分享。
资料显示，Lipen Yuan是台积电先进技术业务开发高级总监，负责先进逻辑、高性能计算、先进封装和射频技术组合。在此之前，他曾在设计和技术平台工作，负责 7nm 和 5nm 技术的设计技术协同优化 (DTCO) 以及 5nm 之后的下一代逻辑技术的探索。在加入台积电之前，他曾在 Synopsys担任签核分析产品集团总监。
众所周知，随着人工智能 (AI) 通过产品和服务创新渗透到我们生活的方方面面，半导体行业正在开始重大转型。
高性能计算 (HPC) 处于这场革命的最前沿，其处理器、互连、存储和数据中心重塑方面都取得了进步，以适应人工智能工作负载。移动设备正在整合人工智能功能，并在增强的无线连接的帮助下发展成为个人助理。
在汽车领域，软件定义汽车和区域控制等架构方面的进步，以及车载信息娱乐和高级驾驶辅助系统 (ADAS) 等功能，正在为更环保、更安全、更智能的汽车的发展奠定基础。
物联网 (IoT) 正在向具有内置智能的 AIoT 过渡，以提供更多便利和更好的用户体验。能源效率、内存带宽、丰富的功能集和更小的外形尺寸是常见的产品要求，需要通过一系列技术来解决，从而实现系统级创新，进而塑造行业的未来。
接下来，我们来看一下Lipen Yuan的这个演讲，给我们带来了什么分享：
Lipen Yuan表示，到2030年，半导体将会成为一个万亿美元产值的产业，届时将带动电子规模达到3万亿，整个IT产业规模更将突破12万亿，而给GDP的贡献将达到145万亿美元。
由此可见，半导体行业对GDP产业的重要作用。
如图所示，在台积电看来，在未来五年，推动半导体走向1万亿的主要动力来自于AI。
从应用端划分，一万亿的半导体，有40%来HPC，移动市场贡献30%，汽车市场贡献15%，IoT贡献则将贡献10%。
换而言之，一个充满人工智能的世界正在出现。伴之而来的是数据中心、边缘设备、汽车和IoT将受到影响。
台积电方面认为，AI 服务器平均售价远高于通用服务器。而在2022 年至 2027 年，AI 服务器单位复合年增长率为 73%，收入复合年增长率为 39%。
伴随这AI的爆发，技术也在进步。例如，更多的计算，更高的存储带宽，更大规模的异构集成。
“先进的逻辑和封装技术为人工智能加速器在性能、内存带宽和功率效率方面做出了关键贡献。”台积电方面认为。
而HBM带来的提升更是不言而喻。
为此台积电认为，数据中心的开关带宽每两年会提高两倍。
而先进的逻辑技术为交换机产品的SerDes性能、网络带宽和功率效率做出了关键贡献。
在Yuan的演讲中，他认为AI PC也会给半导体带来巨大的动力。
如他所说，到2027年，AI PC的出货量在全球PC出货量中的占比将超过50%。
这进而带来了NPU的需求
当然，这些CPU的进步，同样需要台积电的技术支持。
在PC以外，AI Phone也会是半导体的动力来源。
如图所示，NPU在手机SoC中的应用将会下探。
但如图所示，旗舰SoC也会成为半导体技术发展的重要推动力。
至于汽车方面，台积电认为，AI的“入侵”，也将带动汽车芯片TAM的增加。
如他们所说，汽车会围绕安全、智能和绿色这三个方面，提升芯片的性能。
在此期间，汽车E/E平台也将产生新的变化。
而座舱的进化，也要求芯片厂商在其芯片中集成更多的功能。
先进的ADAS也给芯片制造提出更多的需求。
物联网，则是台积电认为会受AI影响的另一个应用。
这些要求首先会体现在无线连接方面
届时的蜂窝网络也将走向6G
WiF也会持续升级
在WiFi升级以后，带来了RF技术的新演变。
在台积电看来，AI时代，对产品提出了以下需求：
1、能效成为众多应用最重要的性能指标
2、最大程度提高能效，在功率受限的情况下实现计算能力最大化
3、提高计算、数据移动和电力传输的能效
4、最大程度缩短数据移动距离、增加内存带宽、最大程度降低每比特能耗并减小外形尺寸以节省电力
5、逻辑、内存、光子学、电力传输/电压调节的异构集成
6、先进的散热解决方案，有效散热
在这种情况下，就需要有先进的逻辑技术来推动半导体产业的进步。
如下图所示，台积电分享了逻辑技术的发展路线图。台积电认为：逻辑技术继续稳步发展，以提高密度和能源效率；第二年及以后的技术增强使增量投资能够带来更好的产品。
这些先进的技术当然也会带来优越的 PPA 收益。
如图所示，台积电保证其工艺进展能带来功耗和效率的提升。
在面向未来的技术方面，台积电分享了领先的2nm纳米片技术。
如图所示，BEOL 工艺和材料可减少高达 10% 的 R*C 延迟，并采用友好的设计规则，可实现 3~4% 的逻辑密度增益；纳米片器件通过结构和 DTCO 创新提供出色的功率效率；背面金属化一方面改善功率输送并降低 IR 压降，另一方面也能通过将前端路由专用于信号来提高芯片密度和性能。
针对不同应用的特性，台积电在基础技术基础上进行扩展，以满足多样化的应用需求。
台积电也希望通过一个平台去降低客户的投资支出。台积电强调：随着时间的推移，与基线兼容的特定应用技术功能不断增加；一个平台确保现有 IP 的重复使用和跨产品共享新 IP。
作为近年来的当红炸子鸡，台积电在先进封装上面也押下重注。
台积电表示，先进的封装技术使互连密度扩展成为可能
3D堆叠技术也在过去取得了明显的进展。台积电透露，第一个3D的CPU在2022年发布了，第一个AI GPU则在2023年到来。“3D封装能从另一个维度让密度和能源效率的微缩成为可能。”台积电强调。
2.5D 技术范围正在迅速扩展，以满足未来 AI 计算的集成需求。
在下图中，台积电分享了移动AI应用的封装技术。
一方面，InFO-M-PoP 通过异构集成实现芯片架构
另一方面，SoIC-P 实现 3D 芯片架构，以增强性能并控制外形尺寸
汽车AI则需要另一类先进封装：
1、Chiplet 集成提升了 ADAS 性能并提供了设计灵活性
2、InFO-oS 用于逻辑 + 逻辑，CoWoS 用于逻辑 + HBM 集成
最后，台积电介绍了STCO的重要价值
台积电同时指出，硅光子学革新数据传输：
一方面，垂直堆叠光学引擎 (OE) 可实现高封装密度和低系统功耗
另一方面，电路板、封装和中介层 OE 集成提供渐进式外形尺寸和功耗优势
对于下一代电力输送，台积电认为集成稳压器会是答案：
1、AI 是计算密集型的，需要先进的电力输送解决方案
2、电压调节器需要以紧凑的外形提供高功率密度、超快响应和低损耗
3、FinFET + 集成电感器 + 2.5D 集成可实现高性能电压调节器
Yuan总结说：
1、在人工智能的推动下，半导体行业到 2030 年将达到 1 万亿美元
2、人工智能对数据中心、边缘设备、汽车和物联网产品产生了变革性影响
3、能源效率成为未来人工智能平台最重要的性能指标
4、逻辑、内存和封装技术的进步描绘了一条不断提高密度和能源效率以满足人工智能驱动需求的道路
5、STCO 通过集成技术平台全面支持未来的人工智能
