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台积电未来到A14(1.4nm)路线图预测表

台积电未来制程路线图(N3 → N2 → A16 → A14)

2023-2025:N3世代

  • N3B(2022年底试产,2023量产)
    初版3nm制程,采用改良FinFET结构,良率一般,主要为苹果、少量高性能客户服务。

  • N3E(2023年下半年量产)
    真正大规模商用的3nm版本,性能稍降但良率和成本大幅优化,成为主流。

  • N3P(2024年推出)
    N3E的增强版,频率提升,功耗进一步下降,面向性能更敏感的芯片

  • N3X(预计2024-2025)
    特化版,为高频HPC市场优化(例如NVIDIAAMD顶级AI训练芯片)。

台积电N3B、N3E、N2、N2P参数对比

2025-2027:N2世代

  • N2(2025年下半年试产量产)
    台积电首个采用GAA Nanosheet晶体管的节点,性能、能效双跃迁,适合移动端和高效能计算。
    苹果A19/A20芯片预计率先导入。

  • N2P(2026年)
    N2的性能增强版(Performance Enhanced),适合高频AI芯片、大型服务器处理器。

  • N2X(可选项,若有需求)
    进一步强化的高性能版,尚未正式公布,但可能针对超大规模AI模型推理加速器。

2026-2028:A16(1.6nm)世代

  • A16(约2026年底或2027年量产)
    代号”A16″(Advanced 1.6nm),正式从“N系列”命名跳到“A系列”,标志着台积电进入真正1字头世代。
    仍使用GAA Nanosheet,但晶体管堆叠技术(如CFET,Complementary FET)可能在这代开始小规模试水。
    主打极致功耗控制,适配智能手机SoC、轻量化AI运算芯片

2028-2030:A14(1.4nm)世代

  • A14(约2028年量产)
    台积电计划在A14节点引入更加彻底的CFET晶体管架构(P沟道、N沟道堆叠整合),突破单平面极限。
    同时结合新的背面供电(Backside Power Delivery)技术,大幅降低供电阻抗,提高频率上限。
    晶体管密度预估会进一步逼近450-500MTr/mm²(百万晶体管/mm²),比N2提升超50%。

  • 应用领域将不仅限于智能手机,还包括AI超算、量子辅助加速器、边缘智能终端芯片等高阶应用。

台积电制程趋势总结

  • 从FinFET过渡到GAA(Nanosheet),再进一步向CFET演进。
  • EUV光刻技术持续深化,到A16、A14世代全面应用High-NA EUV(高数值孔径极紫外光刻机)。
  • 背面供电成为突破瓶颈的关键技术,预计A16小规模试点,A14全面应用。
  • AI、HPC芯片的重要性持续上升,成为制程创新主要推动力之一,逐渐超过传统移动SoC驱动地位。

额外注意

  • 台积电内部曾经提到过:1.4nm以后继续推进摩尔定律非常困难,所以A14之后,很可能不是纯制程微缩,而是走3D堆叠(如系统级封装CoWoS、SoIC)+新型晶体管结构的组合路线。
  • 换句话说,到了A14节点,“先进制程”可能不再只是比线宽、晶体管密度,还要看3D立体集成的深度。

台积电制程演进技术树

【阶段一】

传统FinFET强化期(2014–2025)

  • 16nm FinFET(2014)
    → 第一次从平面MOSFET过渡到三栅极(FinFET),提升电流控制力。

  • 10nm FinFET(2016)
    → 线宽进一步收窄,但制程良率、成本困难大,短暂过渡。

  • 7nm FinFET(2018)
    → 成功商用EUV光刻(少量层次),成为全球主流先进制程。

  • 5nm FinFET(N5/N5P)(2020)
    → 大规模引入EUV光刻,多达14-17层EUV,开启高密度量产时代。

  • 3nm FinFET(N3B/N3E)(2022–2025)
    → 继续优化FinFET结构,逐步接近物理极限(Fin高度拉伸,Gate Pitch缩小到~42nm)。

【阶段二】

GAA Nanosheet转型期(2025–2027)

  • 2nm GAA(N2/N2P)(2025–2026)
    → 从鳍式(Fin)晶体管升级到**环绕式(Gate-All-Around,GAA)**晶体管晶体管电流路径包覆更紧密。
    → 使用Nanosheet(纳米片)取代Fin,支持灵活调整通道宽度(多片式布局)。
    → 性能与功耗同时大幅优化,支撑高频AI/HPC运算。

【阶段三】

初步探索CFET+Backside Power(2026–2028)

  • 1.6nm(A16)(2026–2027)
    → 延续GAA,但局部试探CFET(互补场效晶体管)的实现。
    → 引入初步版背面供电(Backside Power Delivery)
    ,减少供电路径损耗。

【阶段四】

完全CFET+系统级3D整合期(2028–2030)

  • 1.4nm(A14)(2028–2029)
    → 正式转向全CFET晶体管(P沟道、N沟道上下堆叠),打破单层晶体管布局极限。
    → 全面应用背面供电(Power Rail移到晶体管背面),推高运算密度和频率。
    → 结合SoIC(3D晶片堆叠)CoWoS-Advanced等封装技术,实现”制程+封装”一体最优化。

 总结一句话:

台积电制程演进,从FinFET密度堆叠 → GAA环绕电极 → CFET互补晶体管 → 3D系统级整合,每一阶段都解决了上一阶段的物理极限。

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Posted in 台积电, 晶圆制造

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