《台积电1.6nm风暴:震撼科技圈》

文摘   2024-10-11 23:06   上海  

在全球半导体领域的激烈竞争中,台积电一直宛如一颗璀璨的巨星,持续引领着先进制程技术的发展潮流。近期,台积电公布的1.6nm最新技术,恰似在科技海洋中掀起了一场惊涛骇浪。

今年5月,苹果公司首席运营官杰夫·威廉姆斯低调拜访台积电,这一事件引发了业界的广泛关注。台积电总裁魏哲家亲自接待,彰显了双方合作的重要性。

据外媒报道,Jeff此行的主要目标是确保苹果的2nm产能。以苹果手机为例,iPhone系列的每一代更新都依赖于更先进的芯片技术来提升性能。如iPhone 13到iPhone 14的升级中,芯片制程的进步使得手机的CPU性能提升,图形处理性能提高,从而为用户带来更流畅的使用体验和更出色的游戏画面效果。

在当前的AI竞赛背景下,台积电的产能备受各大科技巨头青睐,英伟达、博通、高通等公司都是台积电的重要客户。英伟达的GPU在人工智能训练和图形渲染方面表现卓越,其对台积电先进制程的依赖尤为明显。例如,英伟达的某款高端GPU采用台积电的先进制程后,在深度学习模型训练中的速度比上一代产品提升,大大缩短了训练时间,提高了人工智能研究和应用的效率。

然而,尽管台积电的2nm技术备受瞩目,但由于其过于先进且成本高昂,从供应链透露的情况来看,在很长一段时间里都会被苹果独占。据相关数据统计,2nm芯片的研发成本相比14nm芯片增加,制造成本也大幅上升。

这使得其他厂商在成本考量下暂未大规模采用。此外,苹果预计到2026年才会在iPhone18 Pro系列上采用2nm芯片,这也表明了芯片进程迭代的周期在逐渐拉长。但即便如此,台积电在追求先进制程的道路上并没有放缓脚步。

在年初公布1.6nm(TSMC A16TM)半导体工艺后,该技术在近期取得了重大突破。新思科技本周披露了一项针对于1.6nm工艺的背面电源布线项目,这对于万亿晶体管芯片的设计至关重要。台积电将1.6nm命名为A16,即16埃米。埃米是比纳米还小一级的单位,这意味着在技术难度上有了极大的提升。

以超级计算机为例,随着计算需求的不断增长,对芯片性能和功耗的要求极高。传统的芯片制程在满足超级计算机的需求上逐渐遇到瓶颈,而更小制程的1.6nm技术有望突破这一限制。

据今年台积电发布会上公开的资料,TSMC A16TM技术将采用领先的纳米片晶体管,并结合创新的背侧电源轨方案,计划于2026年投入生产。背侧电源轨方案是一种晶背供电的逻辑IC布线方案,它能够分离电源线与讯号线的配置,推动2nm以下逻辑芯片持续微缩,还能增强供电效能从而提升系统性能。

在数据中心服务器芯片领域,对芯片的性能和功耗要求也非常严格。采用背侧电源轨方案后,可以提高芯片的集成度,增加服务器的处理能力用大白话解释,晶圆背面的空间具有很大的利用潜力,如果能将电源轨从前端移到背面,就可以缓解晶圆正面的拥塞,实现芯片的微缩。

据估算,相比于苹果采用的N2P工艺,A16TM技术能在相同的Vdd(正电源电压)下提供8 - 10%的速度提升,并在相同速度下降低15 - 20%的功率消耗,最终实现最高达1.1倍的芯片密度提升。

当然,实现这一技术并非易事,设计过程充满了挑战。新思科技与台积电携手合作带来的背面电源布线技术,共同推动万亿晶体管级别的AI和多模芯片设计。

在人工智能芯片设计中,对芯片的性能和功耗要求极高。台积电与另一家软件公司ANSYS展开深度合作,双方将整合AI技术,以加速3D集成电路的设计进程。

在汽车电子领域,3D集成电路的应用越来越广泛。通过与ANSYS的合作,台积电有望为汽车芯片提供更高性能、更低功耗的解决方案,提升汽车的智能化水平和续航能力。

值得一提的是,新思科技在今年年初达成协议,将花费350亿美元收购仿真软件巨头Ansys,但这项交易在今年8月遭到英国的反垄断审查,并有可能被其他国家监管机构调查。尽管各方交易仍处在变数之中,但台积电与两家公司的合作也算是给EDA行业带来了一种积极的信号。

台积电高管在会上表示,人工智能芯片公司可能会成为这项技术的首批采用者,而不是智能手机制造商。目前已知OpenAI首颗芯片将采用该技术,专为Sora定制。

OpenAI在人工智能领域的发展迅速,其对高性能芯片的需求迫切。采用台积电1.6nm技术后,将有助于提升其模型的训练和推理效率。另外,与台积电竞争埃米节点的英特尔在最近负面消息频出,甚至传出将售卖欧洲总部大楼以换取资金。这一对比更加凸显了台积电在埃米节点技术上的领先地位。

台积电公布的1.6nm最新技术具有重大的意义和影响力。它不仅展示了台积电在半导体先进制程技术方面的强大实力和创新能力,也为全球科技产业的发展带来了新的机遇和挑战。

通过在不同领域的实际案例可以看出,该技术有望在智能手机、超级计算机、数据中心、人工智能等多个领域带来显著的性能提升和成本优化。尽管在技术实现的过程中还面临着诸多困难和挑战,但台积电的努力和创新为行业树立了榜样。我们应该密切关注台积电1.6nm技术的发展,期待它为科技领域带来更多的惊喜和突破。

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