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    美國徹底封鎖中國HBM、華為、設備材料產業鏈,脫鉤大戰正式上演

    連于慧 2024/12/3
    美國第三波新出口管制清單的主要管制三大塊(前兩次出口管制為2022/10、2023/10):HBM、華為、設備材料,另外還有EDA。整個管制清單串起來,針對華為和HBM相關的AI訓練和推理晶片的全產業鏈封鎖蠻徹底的,連當初吃下紫光集團的建廣資本和智路資本都上出口管制清單。

    HBM限制:管制設於「記憶體頻寬密度」大於每秒每平方毫米 (mm) 每秒2 GB,目前生產的所有HBM堆疊均超過此閾值,意即HBM2、HBM3全部封鎖。不過,這項規定有的豁免方式,就是允許西方國家的企業在中國大陸封裝HBM2晶片,這應該是為Nvida、英特爾、AMD的AI晶片開一條路。

    之前傳出美國原本針對HBM全都封鎖,但三星對於中國市場的依賴度比較高,極力遊說HBM2可以持續供應,甚至傳出三星同意「一比一搭配」供貨,就是在將HBM搭配台積電或台灣封裝廠出貨,以保證不會單獨銷售到對岸。(就是燒餅和油條一定要用夾在一起賣,油條不單賣就對了…)不過最後結果看來,只要封裝後的HBM2即有豁免權,也沒限制在哪裡封裝,主要應該是為Nvidia這些公司開小路。

    武漢新芯:估計也是因為這家的母公司為NAND Flash廠長江存儲,所以被盯上。

    為什麼每次的出口管制,長鑫存儲始終能置身事外? 這問題很多人問,傳出長鑫在美國的遊說團強而有力,也有一說法是DRAM技術屬於60年前的成熟技術,在美國適用的法規是管制度較低的EAR99,目前美國只管制14/16nm 以下邏輯晶片製造設備、18奈米以下DRAM製造設備,以及128層以上Flash記憶體製造設備賣設備到中國市場。

    還有,長江存儲和同期集團的武漢新芯被美國封鎖,是因為NAND Flash在中國當地只有他們在做,直接全封看起來很省事。但如果因為要封殺長鑫存儲,那可能不能只管制一家,得管制在中國境內做DRAM晶片所有廠商,還包括三星西安、SK海力士無錫廠,這代價太大了!

    華為體系:芯恩青島、深圳昇維旭、深圳鹏新旭這三家傳言和華為有關的公司,毫不意外都上清單。

    設備材料:幾乎從塗膠顯影、刻蝕、薄膜沉積、清洗、離子注入、CMP等等全產業鏈封鎖,包括北方華創、盛美、屹唐、中科飛測、至純、凱世通、拓荊、睿励、深圳新凯来全上了出口管制清單。其中,章閣儀器是昇维旭旗下的,深圳新凯来也與華為相關。唯一沒上榜的是中微半導體。不過,當今這種氣氛下,中微還是不要當唯一例外比較好,免得被當成美國同路人。

    EDA:華大九天。這家是中國EDA龍頭,估計是針對7nm、5nm先進製程開發工具,因此上了清單。

    投資機構:建廠資本、智路資本(這兩家是當初吃下紫光集團的兩大資本集團)

    聞泰:上清單感覺最倒霉的是聞泰,不過就做的汽車晶片,然後躺著也中槍,可能是太有名了。

    傳三家VEU企業被撤銷:原本與美國有三家VEU計畫中的半導體廠商分別為華潤微電子、上海華虹宏力、中微半導體,傳出這次VEU撤銷。美國在2000年代設立最終用戶認證項目VEU(Validated End User),經認證的企業在特定場所按特定用途使用的項目,無需額外申請許可證,這些申請VEU的企業在內控管理上有特殊的合規要求。
     
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    美國將從嚴要求晶片產地「去中化」,台灣成熟製程、記憶體廠拼翻身戰

    連于慧 2024/11/27
    在美國新一輪出口管制即將公佈之際,傳出美國網通大廠已對供應商發出通知函,要從嚴執行提供晶片原產地證明COO(Certification of Original),供應商的產品不能有中國製造,且COO的標準認定更由晶片的最終封裝地點,升級為追溯晶片和光罩產地,確保不是中國製造後的「洗產地」。這次是美國網通設備大廠先執行,業界在觀察未來是否所有消費性電子產品都會跟進。(先前已有Dell先要求所有產品逐漸去中化,傳HP評估跟進中)。
     
    關於美國可能進一步要求「去中化」,且嚴格限制晶片產地的消息,我們在7月中有一篇詳盡報導《美國擴大中國成熟製程關稅力道,傳晶片產地認定將追溯至前段半導體製造》。業界透露,網通設備有國家安全考量,因此必須嚴格追溯晶片產地可以理解,但不一定會擴及至所有消費性電子產品,除非有官方規定。
     
    先前,傳出PC大廠戴爾已經開了第一槍,要求從美國市場銷售的產品開始,目標在2026年前,PC、NB、伺服器和周邊產品如鍵盤、電源供應器等產品內部晶片產地都要完成去中化。雖然Dell出面否認,但業界都心知肚明,這是美國政策引導的方向,像是Dell和HP這樣規模的指標性大廠,以及這次傳出要求供應商提供COO證明的美國網通大廠思科,必須要在官方政策正式出台前,先下手執行。
     
    晶片產地「去中化」嚴格實施後,有三個趨勢會更為明確:

    第一,是全球科技產品供應鏈分為中國製和非中國製兩套系統運作的趨勢明確。未來,供應鏈安全為第一優先考量,生產成本的考量其次。
     
    第二,中國不斷大力擴建成熟製程產能,未來如果只能使用在中國境內產品,會陷入自己卷自己,出現嚴重供過於求。即使產能滿載,都不一定能有合理利潤,只能依靠政府補帖重點企業,然後再來一場嚴峻的淘汰賽。
     
    第三,中國以外的成熟製程產能(即台灣邏輯和記憶體半導體廠),眼前有危機,但也深具轉機。表面上的危機是中國因為成熟製程產能供過於求,把價格殺很低。但從另一個角度看,全球晶片「去中化」已經開始多年,只是沒有徹底執行。川普2.0捲土重來,在對中的科技戰略上不會手軟。拜登在最後任期開始從嚴管制,預計川普上任後,科技廠只能選邊站,沒有模糊空間。當所有科技產品的成熟製程投片都必須「去中化」時,台系半導體廠、記憶體廠有機會來一場翻身戰。
     
    未來電子產品內的晶片如果都要求去中化,至少在美國市場銷售的部分,所有成熟製程必須大量依賴聯電、世界先進、力積電。記憶體最大獲益者當然是正宗美國招牌的美光,其次是南亞科和華邦兩大記憶體晶圓廠,這兩家台廠大量供應消費性電子、網通設備用的成熟製程利基型記憶體晶片,未來會獲得最大轉單機會。再者,台系記憶體IC設計鈺創和晶豪等,也不能偷偷去中系記憶體廠投片,要乖乖回台系記憶體廠的體系投片。至於兩大韓系記憶體廠三星和SK海力士,主要戰場還是在AI應用上的HBM記憶體。
     
    在晶片「去中化」背景下,台系成熟製程大廠聯電、世界先進、力積電,以及記憶體廠南亞科和華邦是唯一可以承接的晶圓代工訂單的供應商群。其他如GlobalFoundries規模有限,英特爾的晶圓代工部門拼的也是對標台積電的先進製程,其成熟製程也只能拉聯電一起合作。
     
    現在半導體產業的最大問題不是「紅潮」,是終端需求不振。中國的成熟製程產能再擴下去,只會自己卷自己,最後殺到自己,非中系的供應鏈只要設下防火牆,是可以跳脫紅潮危機的。
     
    整體來看,2024年下半的終端需求有比上半年好一些,但仍是反應季節性的旺季不旺。有個很重要的產業背景是,需求不振已經持續很多年了,意即經過多年的消化庫存,現在供應鏈的庫存也處於低水位,只待終端需求一點火,整個產業鏈就會動起來。
     
    當前台灣成熟製程廠雖然面臨地緣政治挑戰,但也是前所未有的轉機。川普第一次上任時,把華為禁掉,當時大家認為台積電失去華為這位大客戶,恐面臨訂單空窗期,但事實證明是所有非中系客戶訂單都搶著遞補上來。(當然後來加入疫情背景,供應鏈擔心斷鏈下的搶晶圓潮)。未來歐美會延續供應鏈安全第一的準則,基本上所有成熟製程的晶片都只能依靠台灣,台灣成熟製程半導體廠、記憶體廠的訂單回籠,是遲早的事。
     
    關於中國的成熟製程廠,還有一個思考面向。美國和歐洲對於中國不斷擴增成熟製程產能,已經著手防禦。不久前,更傳出美系半導體設備大廠包括應用材料(Applied Materials)和科林研發(Lam Research),要求他們的零組件供應商不能有中國色彩,以遵循美國的出口管制。另外,雖然美國也要求設備廠尤其是ASML要中斷對中國半導體廠的機台設備售後維修服務,但這一點ASML並未同意。在2022年美國出台的出口管制後,基本上只要是美國公民包括綠卡持有者,都不能繼續在中國半導體廠生產基地工作,當時有一波半導體設備廠外國人員撤出潮。
     
    業界指出,要設備廠中斷維修服務,業者多半不願意遵從,因為售後服務也是設備廠一大生意來源,不可能斷然放棄,有些還有合約問題,無法直接違約,但這部分後續發展,可能要看美國會動用多少行政手段干預,這也會牽涉中國成熟製程機台後續的維修問題。


     
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    中國DRAM廠長鑫存儲傳上萬片報廢晶圓,前台積電上海廠長遭撤換

    連于慧 2024/11.12

    中國記憶體廠長鑫存儲近日來傳出合肥晶圓廠因為人為疏失,導致出現上數萬片晶圓報廢事件,甚至該工廠的廠長遭到撤換。據悉,該名長鑫合肥廠的高管是之前台積電上海松江廠的廠長,當年甚至從台積電位於上海松江8寸和南京12寸晶圓廠帶兵百人投靠長鑫存儲。業內認為,原本整個PC、手機、消費性產品市場的終端需求原本就極為疲弱,如果該事件導致有不良品低價賣到市場,恐進一步壓抑DRAM價格。
     

    在生成式AI需求爆炸性帶動下,全球記憶體的光芒都集中在高頻寬記憶體HBM身上,更成為SK海力士、美光、三星競技戰場,反而是傳統DRAM和快閃記憶體NAND Flash,因為PC、手機、消費性電子、車用等需求疲軟,一直乏人問津,今年以來的價格走勢更是疲軟。原本市場期待HBM在量產和拉升良率的過程中,因為大量消耗wafer,大幅排擠DDR5的產能,帶動價格攀升,但實則效果有限,再加上DDR4和DDR3庫存問題,實在很難看到DRAM市場何時才能走出谷底。
     

    中國記憶體廠的大舉擴增產能動作,一直被視為是未來DRAM和NAND Flash市場供需的一大變數。沒想到,近日卻傳出長鑫存儲的合肥廠出現晶圓報廢事件。原本業界認為,隨著美國出口管制一年年趨嚴,中國半導體持續加速設備和材料進入快速國產化階段,在過程中出現良率損失或影響晶圓廠運行效率的狀況,其實是不令人意外。因此,原本各界認為這次長鑫合肥廠的失誤,可能與導入國產化的材料或設備有關。不過,根據供應鏈人士指出,這事件應該是人為失誤,因此出現有高管被撤換。
     

    據了解,長鑫存儲的DRAM月產能約20萬片,將逐步朝月產能30萬片邁進,主要產品除了原有的DDR4和LPDDR4,也開始跨入DDR5、LPDDR5X,並且計劃跨入HBM記憶體,傳出已購入半導體設備將發展堆疊8層的HBM2。由於長鑫存儲主要產品在利基型DRAM晶片上,隨著產能不斷擴大,首當其衝影響的會是台廠南亞科和華邦電。在需求疲弱、供給增加的雙重壓力下,DRAM價格也確實一直被壓抑。
     

    長鑫存儲成立於2016年,與長江存儲同年成立,當年度美光併購台系DRAM合資廠華亞科(南亞科和德商英飛凌合資),全球DRAM產業陷入一陣大整頓,於是出現華亞科的300~400名工程師被長鑫和長江存儲挖角到中國工作,當時因為長鑫的合肥晶圓廠建設速度比較快,華亞科的工程師主要都被長鑫存儲挖走,當時傳出薪水是台灣薪資的三倍起跳。
     

    幾年後,長鑫存儲的台灣籍員工已經離職一大部分,大多數都讓本地員工取代。據悉,長鑫在台籍員工多數離職後,從台積電上海松江廠和南京廠挖角上百名工程師。這次報廢事件遭到撤換的合肥廠長,當年就是從台積電上海松江廠跳槽去長鑫工作。
     

    長鑫存儲目前產能超過20萬片,除了合肥廠,也有北京廠,今年以來更增加上海廠,據了解上海廠會從前段做到後段一條龍統包。同時,長鑫存儲也將跨入AI領域的主戰場HBM記憶體,從HBM2切入。
     

    半導體業界對於中國切入自主HBM開發並不意外。因為,一直傳言美國出口管制禁令的重點,會是在中國的HBM。這次台積電的7奈米製程先被美國商務部口頭要求部分審查,應該是因為華為白手套事件的突發狀況因此『插隊』。不然,下一輪科技戰的主戰場會是在HBM。
     

    業內人士透露,對於美國出口管制鎖定HBM一事,最緊張的是三星,因為SK海力士的HBM主要都供應給Nvidia,美光也成功獲得Nvidia認證,一直到明後年出貨配合的數量都會放大。
     

    相較起來,三星對於中國市場的依賴度最高,仍有一定比重的HBM是供應給中國數據中心的客戶,如果接下來HBM輸中被列入出口管制,對三星衝擊最大。因此傳出三星一直在遊說美方放寬HBM出口管制的範圍,例如只管制HBM3以上,但就規格的HBM2以下希望能放行。
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    台積電限縮中國7奈米客戶投片,CoWoS、HBM、AI訓練將全封殺

    連于慧 2024/11/10

    台積電自2024年11月11日起,多數7奈米製程(包含7奈米)以下晶片將先暫停對中國客戶投片,未來採取逐一審核取得美國商務部許可證的方式,來放行下單。該消息最早傳出是停止所有中國7奈米以下客戶的投片,因此被部分人解讀為「假新聞」、「假消息」,事實上不算是停止投片,只是投片前先要先審查,再者也不是所有7奈米製程的客戶都會被拒絕投片。這邊想強調的是,很多最早期獲得的消息細節,確實很難做到100%完全精準,但大方向沒錯,其實不應該以一句「假新聞」來評論或概括整個事件。  
     



    先來談談中國7奈米製程被暫時叫停的起源,這肯定與華為找了白手套迂迴繞道拿到台積電7奈米製程產能脫不了干係。美國最近氣氛很詭異,包括商務部主動公開GlobalFoundries自首在3~4年前出貨給黑名單上的中國公司而被罰50萬美元,美眾院中國特別委員會近期又發函給ASML、應用材料、東京威力科創TEL、科林研發Lam Research、KLA等半導體設備公司,要求提供中國客戶清單和出貨細節,更提到讓中國購買製造晶片的設備,等同是幫助俄羅斯取得武器,並威脅台灣安全。
     



    看來在川普勝選確定再度入主白宮後,民主黨拜登最後幾個月任期的態度轉為強硬,為的是不讓川普上台後有太多把柄可以抨擊,尤其是對中國的出口管制措施方面,接連爆發一連串的漏洞。
     



    台積電針對中國客戶在7奈米製程以下暫停投片,採取先審查發許可證的方式進行,有些人說是美國商務部要求,也有人認為是台積電為了在此敏感期間能更精準把內控做好,主動執行該策略。根據我們掌握的消息指出,美國商務部的人上周確實在台灣拜會幾家公司,當然重點是會晤台積電高層。因此,在此時傳出台積電暫停中國客戶部分7奈米製程投片,我們可以合理推測,與美國商務部或主動、或被動的要求脫不了干係。(我們比較傾向認為是商務部主動提出的要求,或是美方要求中國客戶7奈米以下全部禁止投片,但台積電提議可以從晶片條件來把關,而非是全部都禁止。)
     



    談一談台積電針對中國7奈米以下製程的客戶,在投片前須先審批獲得許可證,大概是有哪些限制?
     



    根據我們掌握的消息,不會是所有7奈米以下客戶都不能在台積電投片。首先,手機等消費類的產品沒有影響,不在這次的管制範圍,這次主要是管制AI類產品。AI晶片分為訓練和推理,比較可能被嚴加控管的會是AI訓練晶片,像是GPU等,這是美國首要管制的對象!
     



    AI推理晶片或許能逃過一劫,列入不受管制的名單範圍,像是自動駕駛ADAS相關晶片會比較偏AI推理,主要是看到障礙物要做出判斷,原則上不受限制,但也要個別晶片開發設計的細節和目的,以及是否為檯面上被關注的公司,例如百度、騰訊、阿里巴巴等知名公司有機率會被特殊審核。
     



    業界傳出的版本有4個標準來判斷7奈米製程晶片,是否需要美國商務部的許可證:


    電晶體數目超過300
    Die size超過300
    用HBM記憶體(HBM估計距離中國下一波出口管制名單真的不遠了!)
    用CoWoS封裝(所有CoWoS封裝產能剛好可以留給老黃?)





    其實以上述四個晶片條件來看,AI訓練晶片確實是四處碰壁。大數據AI訓練晶片通常需要面積大、電晶體多、HBM用上來,估計之後的晶片都要經過許可證的發放。中國有四大雲端平台:華為、百度、騰訊、阿里巴巴,其中華為本來就是被管制公司,但未來其他三家雲公司在台積電開發晶片,可能都會被列為審核名單。
     



    台積電部分中國7奈米製程以下客戶,未來投片需要許可證一事,會產生哪些後續影響?
     



    目前來看,美國想管控的範圍是在AI技術上,更精準來講是AI訓練相關晶片,不會全部7奈米晶片都禁止。主要導火線當然是這次華為透過白手套獲得台積電7奈米晶片,華為和其白手套的這次大膽操作,確實讓中國許多需要先進製程技術的公司,都差點置於險境。
     



    後續帶來的影響是,中國AI和GPU晶圓代工國產化的腳步會加速。其實,今年早先就傳出中國官方鼓勵採購國產化GPU取代Nvidia,中國有兩家晶圓代工廠被點名為GPU生產基地:中芯國際和上海華力微電子。雖然產能有限、技術瓶頸待克服,但看起來這次的7nm以下許可證事件,會讓很多中國IC設計公司都產生擔心,即使是不在這次管制名單中的公司,估計也會想想未來備案。
     



    據了解,目前產能雖然有限但相對穩定的中芯國際,產能非常吃緊,未來會優先供貨給三類公司:

    第一:華為(基本上在中國,華為已經自成一格成一大類公司)

    第二:CPU公司如海光、龍芯、飛騰等

    第三:GPU/AI公司如沐曦、天數智芯、燧原(另外兩大GPU公司壁仞、摩爾線程都已上黑名單)
     



    中芯國際畢竟產能有限,業界認為除了早期採購的部份用來生產先進製程技術的半導體機台之外,應該也在同步與中國設備廠開發用於先進製程的半導體機台設備。經過這次,中國晶片國產化會加速且更徹底。拜登任期結束倒數計時,估計這幾個月會密集對中國出招,以免等到川普上台後,有些出口管制的漏洞被他拿來說嘴,並用來作為檢討拜登政府之用。
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    中國NAND Flash大廠長江存儲「血庫」來了!旗下武漢新芯IPO啟動

    連于慧 2024/10/3

    中國資本市場上半年狀況不佳,為了避免市場信心崩盤,上海、深圳、北京三大交易所幾乎是取消了所有IPO申請,直到進入下半年,各大交易所才再次重新受理企業IPO。
     



    2024年下半,上交所受理的第一個IPO項目,是一家意義上具有重量等級的公司—武漢新芯,其背後代表的是中國NAND Flash大廠長江存儲,同時武漢新芯也正在開發人工智能AI相關的記憶體HBM技術。
     



    武漢新芯究竟是何方神聖? 它是一家三維整合、特色存儲的晶圓代工廠,也有與台系記憶體廠NOR Flash旺宏、華邦相同的SPI NOR Flash產品線,而武漢新芯背後更重要的身份和意義,是中國NAND Flash大廠長江存儲持股68%的子公司。
     



    武漢新芯這次的IPO預計募資48億人民幣,這金額不算太高。不過,業界仍將武漢新芯的IPO計劃,視為未來長江存儲的「血庫」之一,因為長江存儲本身要上市有一定難度,但身上又背負NAND Flash芯片國產化的目標,需要擴大NAND Flash產能。
     



    武漢新芯前身成立於2006年,最早是中芯國際與武漢政府合作成立,由武漢政府出資成立12吋半導體生產線,製程為65nm~40nm,委由中芯國際代管,於2008年9月正式投產,主要是生產中芯為美國NOR Flash大廠飛索Spansion代工的訂單,以65nm製程技術生產。
     



    2008年金融海嘯期間,由於飛索Spansion訂單劇減,武漢新芯陷入嚴重虧損,導致武漢政府想要出售股權。
     



    當時,美光積極接洽欲入股武漢新芯,甚至傳出台積電也參與武漢新芯股權的洽談。只是到了最後,中方希望該半導體廠的主導權能維持在中方手上,發一場業界稱為「武漢保衛戰」之役,最後成功由中芯國際注資,並持續保有武漢新芯主導權。
     



    中芯國際與武漢新芯的合作到2013年正式結束,由武漢政府接手。期間,新芯也曾和飛索合作3D NAND技術研發,以及與豪威OmniVision(被韋爾半導體收購)合作開發3D IC技術,奠定日後朝3D堆疊發展的根基。
     



    長江存儲是一家成立於2016年的NAND Flash半導體公司,雖然成立的時間晚於武漢新芯,但長江存儲成立後,武漢新芯遂變成其旗下轉投資公司,目前長存對武芯持股約68%。
     



    2019年長江存儲發表獨家的Xtacking技術,將邏輯與記憶體晶片片做堆疊,以規避既有國際記憶體大廠的專利,該Xtacking技術就是源自於武漢新芯的3D IC技術根基來開發。
     



    除此之外,武漢新芯有兩個值得關注的背景。第一,其目前的法定代表人是楊士寧。他過去曾任新加坡特許半導體的CEO、中芯國際COO,同時也曾任長江存儲CEO,之後因為其美籍身份,長江存儲被美國商務部關注後,楊逐漸從長江存儲退下,轉去掌舵武漢新芯。
     



    第二,武漢新芯傳出建設12吋的HBM記憶體廠,開始購入HBM技術相關設備,初期月產能為3000片。
     



    眾所周知,HBM為技術門檻十分高,目前技術以SK海力士為首,三星和美光極力追趕,HBM記憶體更是AI的敲門磚,武漢新芯作為長江存儲旗下的子公司,也極力參與HBM技術開發、設備採購,以及生產線打造,自然引人注目。







     




    根據武漢新芯IPO招股書,是一家具特色工藝晶圓代工企業,聚焦於特色存儲、數模混合和三維整合等業務領域,可提供基於多種技術節點、不同工藝平台的各類半導體產品晶圓代工。
     



    2023年營收比重中,晶圓代工佔67%、自有品牌佔16%。以技術平台劃分,特色存儲佔67.7%、數模混合佔20.26%、三維整合佔4.54%。招股書中指出,公司多項技術及產品已廣泛應用於汽車電子、工業控制、消費性電子、電腦等下游領域。
     
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    AI浪潮助推,台積電與韓國從敵人變盟友,HBM江山分杯羹,三星非常著急

    連于慧
    過去曾是張忠謀口中的兩隻「700磅大猩猩」的英特爾與三星,前者在COMPUTEX期間CEO積極巡攤位與下游OEM廠搏感情; 另一家三星則是SEMICON Taiwan期間,與台積電高層坐在台上華山論劍談AI,兩家公司高層中間還特別隔著一個Google代表,微妙的距離看上去是「友達以上,合作未滿」!
     



    在「AI晶片世紀對談」中,作為論壇主持人的日月光執行長吳田玉話鋒犀利指出:你們看這AI商機多大、多美好,迫使我們得跟韓國的朋友(指同在台上的三星)來討論AI這個議題。話一說完還不忘問台積電共同營運長米玉傑「我這樣說有太超過嗎?」


    他也不斷拋出同一個議題讓大家思考:今日我們對AI的投資如此巨大,包括三星、SK海力士、台積電在硬體製造上高度資本密集的投入,還有先進封裝、設備材料行業極力往前衝,但最大的受益者卻是美國,且前方回收之日十分漫長。
     



    三星記憶體業務副總李禎培Jung-bae Lee認為,現在只是投資播種期而已,呼籲要有耐心。
     



    確實,在AI時代已經明顯落後的三星,不但需要展現耐心極力追趕,更對勁敵台積電努力拋出橄欖枝。其實,就算三星想選擇「躺平」...大客戶Nvidia也絕對不會允許!
     



    只是,進入HBM4技術世代後,三星面臨的壓力會比以往更巨大,因為要面臨記憶體和邏輯兩大勁敵SK海力士和台積電的攜手合作。




     



    從HBM4技術開始,記憶體與邏輯之間的邊界開始被打破,台積電更是直接嶄露跨足記憶體的雄心,與SK海力士宣布合作共同開發HBM4記憶體,將於2026年正式量產。
     



    在HBM領域已經落後的三星,眼看SK海力士和台積電合作,心中著急自是不言而喻,在SEMICON TAIWAN 2024中,三星表示,HBM4合作將不限於自家晶圓代工廠,對台積電揮手的意圖十分明顯。
     



    翻開台積電的歷史,身為半導體常勝軍的張忠謀,DRAM一直是他的魔咒。台積電在1994年主導成立世界先進做DRAM,卻在2000年之後宣布退出,從此專注在邏輯製程領域,不碰記憶體。
     



    沒想到在20年後,AI這股颶風讓台積電順理成章打開記憶體大門,更與一向是對立面的韓國,並肩作戰成為技術盟友!
     



    為什麼HBM會需要台積電邏輯製程技術的幫助? 
     



    HBM的架構是將DRAM晶片堆疊在Base Die(基礎裸晶)之上,再用矽穿孔TSV技術結合,之前HBM的Base Die是用DRAM製程做,但從HBM4開始,考慮到需要更強大的運算功能和傳輸速度加快,HBM的Base Die需要改成用由先進邏輯製程生產。而SK海力士沒有邏輯先進製程,因此需要與台積電合作,預計雙方合作的HBM4產品會用到台積電的5奈米製程。
     



    李禎培在「AI晶片世紀對談」論壇中也指出,為了打破限制,HBM必須加入邏輯處理的技術,提供客製化HBM,現在三星HBM4的Base Die已經交給晶圓代工廠。
     



    他更強調,HBM4技術世代後,記憶體業者、晶圓代工廠、客戶三方之間的合作越將更為緊密,而三星本身有記憶體、晶圓代工等業務,可滿足客戶一條龍式生產服務。再者,三星記憶體已準備好Base Die的IP解決方案,可以提供給客戶自行設計,保持代工服務彈性,因此未來合作並不限於三星自己的晶圓代工廠。
     



    SK海力士社長金柱善(Justin Kim)也出席了大師論壇,表示2024年以來已經來台灣十次了! 至於為何而來,台下聽眾皆是會心一笑。
     



    SK海力士與三星一同出席SEMICON TAIWAN 2024舉辦的大師論壇,是這兩家韓系記憶體廠首次在台灣同台競技,目的都是拉攏台灣的半導體產業供應鏈。
     



    這要感謝AI時代,把台灣產業鏈的重要性提升到另一個高度與層次,讓台灣成功掌握PC、智慧型手機時代後,又站在AI時代的浪潮頂峰!
     



    金柱善表示,台灣和南韓之間要密切合作,能彰顯高度價值,不僅是對眼前業務有利,也是為了因應解決前方挑戰而共同努力。
     



    他也表示,SK海力士在HBM領域享有最高的全球市占率,HBM3E是市面上最具主導地位的產品,預計9月就會推出12層堆疊的HBM3E產品,應用在AI伺服器上。同時,SK海力士的HBM4也在研發中,將配合客戶量產時程,在結合自己HBM技術和台積電的先進製程代工,將會誕生無與倫比的產品。
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    台積電張曉強:摩爾定律是否已失效? I don’t care!

    台積電全球業務及海外營運辦公室資深副總暨副共同營運長張曉強接受TechTechPotato YouTube頻道接專訪中談到關於摩爾定律、CoWoS、A16製程技術的看法,以下是部份內容整理:
     





    很多人說摩爾定律已經失效,台積電怎麼看?



    我不在乎。只要我們能夠繼續推動技術進步,我不在乎摩爾定律是否有效。



    許多人只是基於平面微縮two-dimensional scaling對摩爾定律進行了狹隘的定義,事實上已不是如此。看行業內許多創新可知道,我們仍在繼續尋找不同的方法,將更多功能和更多能力整合到更小的外形尺寸。我們繼續實現更高性能和低耗電。因此,從這個角度而言,我認為摩爾定律或技術微縮的步伐持續。我們將持推動產業向前發展。
     



    有收到過來自客戶的令人驚奇的要求嗎?



    不會。我們與客戶密切合作,同時保持開放,確保客戶選擇正確的技術。請記住,我們是晶圓代工業務,目標是幫助客戶實現成功的產品。我的老闆常常告訴我:“我們是晶圓代工業務,要與客戶共同努力以取得成功,但有一個順序,客戶必須先成功,然後我們才能成功。”
     



    Nvidia、AMD、英特爾對CoWoS需求量都很大,目前台積電擴產的進展如何?



    對我們來說,CoWoS 是 AI 加速器的主力。你可以看到目前所有的大型 AI 加速器設計,幾乎都是基於台積電 N5 或 N4 技術加上 CoWoS為主。



    我們正在迅速擴大 CoWoS 產能,複合年增長率遠高於60%。這個數字非常高,但仍在繼續增長,我們與客戶密切合作,確保滿足他們最關鍵的需求。



    上述是指CoWoS產能,同時我們也在擴大自身CoWoS的能力。



    目前最先進的AI加速器,CoWoS 中介層尺寸大約是光罩尺寸的3倍,而光罩尺寸約為800 平方毫米,這提供了集成全光罩尺寸SoC,以及最多8個HBM堆疊的能力。但在兩年後,我們將能夠將中介層尺寸擴大到光罩尺寸的 4.5 倍,讓我們的客戶整合最多12個HBM堆疊。往前看,我們的研發團隊已經開始將 CoWoS 中介層尺寸擴大到光罩尺寸的 7 倍或 8 倍。
     



    12個HBM堆疊夠嗎? 大家想要更多!



    台積電也宣布了另一項創新的系統級整合技術:晶圓系統 (SoW)。你想,晶圓加工設備所能製造的最大尺寸是單一300 毫米晶圓,因此我們將晶圓作為基礎層,並將所有邏輯和高頻寬DRAM 整合在一起,以整合整個晶圓區域。因此,如果你使用 CoWoS 術語來衡量,中介層尺寸的「X」數是 40 倍,非常龐大。這就是我們為客戶提供的服務,以繼續整合更多運算功能和更多記憶體頻寬,滿足未來AI需求。
     



    A16製程技術和全新Super Power Rail 技術,帶來哪些創新?

    A16 是一項重大的技術改進,採用奈米片電晶體,是業界領先且最先進的電晶體架構,特別適合HPC 和 AI 應用。



    同時,我們也增加創新的背面供電設計,這樣的設計可以讓客戶將電源佈線從正面移到背面,進而騰出空間來提高效能,同時改善電源。



    我們的方法與傳統的 BSPDN 設計非常不同,在傳統的背面電源軌中,你只需鑽孔即可將背面金屬連接到正面金屬,但這樣做會佔用空間,並且必須擴大庫單元的佔用空間。在我們的設計中,採用了非常創新的方法,將觸點或電晶體、電晶體的源極移到背面,而不會改變庫單元的佔用空間。
     



    為了實現這一目標,是否會讓傳統的製造步驟會有些混亂?



    是的。但我不想討論特定的流程步驟,我們的研發團隊不會很高興聽到這樣的討論。
     



    這樣就像三明治設計:電晶體、訊號和電源,肯定會增加很多製造成本吧?



    這是肯定的,但如果你看密度、功率和效能的優勢,我認為它的價值遠超過成本。這對HPC和AI尤其重要,因為節能運算是關鍵驅動因素。
     



    是否選擇使用A16製程技術,也必須要採用超級電軌Super Power Rail)這種背面供電的設計?



    A16製程本身定義就擁有超級電源軌,但我們也提供了技術選項,讓我們的客戶可以繼續利用現有的設計資料,而不必使用背面供電。例如,在電源佈線較不密集的行動應用中,您不必使用背面供電。
     



    台積電得A16製程會在什麼時候推出呢?



    我們的目標是在 2026 年下半年為主要客戶投入 A16 生產,從台灣開始生產。
     



    關於導入ASML新一代高數值孔徑EUV設備,台積電怎麼想的?



    回顧一下,台積電是業界第一個將EUV引入大量生產的公司,就EUV的生產使用和生產效率而言,我們今天仍然處於領導地位。我認為我們的研發團隊將繼續研究新的 EUV 功能,顯然包括高數值孔徑high-NA EUV,有很多考慮因素,像是可擴充性和成本等。
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    美光COMPUTEX進行武力展示,HBM進度成為全場焦點

     
    2024年COMPUTEX創下史上空前盛況,加上Nvidia黃仁勳帶動的“逛夜市”風潮,台灣成為全世界最閃亮的地方。Nvidia於COMPUTEX期間舉行的全球媒體記者會中,第一個被提出的問題居然是與AI息息相關的HBM記憶體,在盛況空前的COMPUTEX舉行當下,國際記憶體大廠的HBM武力佈局完全沒有鬆懈的一刻!
     



    美光Micron在COMPUTEX期間舉行了一場新技術發佈會,宣布推出GDDR7繪圖記憶體,採用美光1-beta技術。不過,在場媒體最關心的話題,仍是HBM! 連美光主管在當天主軸是GDDR7的聯訪記者會開到最後,都開玩笑表示:“還有任何關於HBM的問題嗎?”
     



    HBM技術非常複雜,要做十幾、二十層的堆疊,技術門檻非常高。但是,如果沒有HBM記憶體,GPU也無用武之地,AI商機也是海市蜃樓。
     



    美光的HBM記憶體將在台灣和日本兩地生產。事實上,美光有60%的DRAM產能放在台灣生產,1-Beta 製程已在台灣廠房進入量產,預計2025年會在台灣引入EUV機台來生產1γ(Gamma)製程DRAM晶片。在日本廣島廠方面,美光也會引入EUV機台,在2025年生產1γ(Gamma) DRAM。
     



    美光2024年已經宣佈24GB的HBM3E記憶體正式量產,採用1-Beta 製程技術,獲得Nvidia的H200 GPU採用,預計2024年第二季開始出貨,第三季放量。同時,美光也宣布推出12 層堆疊的36GB HBM3E樣品。
     



    美光看好到了2025年HBM3E的市占率將可望上升到20~25%,與美光在全球DRAM市佔率相當。HBM市佔率的提升,背後象徵兩大意義,一是技術上站穩腳步,二是產能要能跟上腳步。另外,H200的採用也是一大助力。
     



    美光在HBM上急起直追,以及強大的企圖心,看在日前傳出HBM產品不順、出現過熱且未通過Nvidia認證的三星的眼裡,勢必是著急不已。
     



    接下來,來談一天COMPUTEX當天美光的技術發佈會的重點。
     



    美光次世代GDDR7繪圖記憶體已正式送樣,採用美光1β (1-beta) DRAM技術和創新架構,最高速度達每秒32 Gb,系統頻寬提升至1.5 TB/s以上,頻寬相較前一代美光GDDR6高出60%。
     



    相比前一代GDDR6,美光GDDR7的能源效率亦提升超過50%,有效改善散熱問題並延長電池壽命。GDDR7新的睡眠模式可降低系統待機功耗最高達70%。
     



    美光GDDR7擁有四個獨立通道,最佳化工作負載與更快的回應速度、更流暢的遊戲體驗並顯著縮短處理時間。
     



    美光預計,採用GDDR7製作的顯示卡在1080p、1440p和4K解析度下的光線追蹤和光柵化每秒幀數(FPS)相較於GDDR6和GDDR6X可提升超過30%。
     



    GDDR7產品的推出,讓完美光的產品布局CPU、NPU和GPU元件的邊緣 AI 推理應用,提供 DDR、LPDDR 和 GDDR 記憶體選項。針對遊戲應用,美光GDDR7記憶體透過效能和幀緩衝區擴展,以可隨遊戲內容變換的場景、玩家和故事情節實現 AI 增強的遊戲體驗。
     



    美光副總裁暨運算產品事業群總經理Praveen Vaidyanathan表示,透過採用先進製程和介面技術打造出最高頻寬的記憶體解決方案,再次引領記憶體產業創新,並維持在繪圖記憶體效能的領導地位。

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    中國大基金三期撒480億美元鎖定三大目標:AI晶片、ASML機台替代、HBM存儲

    中國國家積體電路產業投資基金(大基金)三期於2024年5月24日成立,註冊資本3440億RMB(約480億美元),超過大基金第一、二期總和,預計三期會投入三大領域:先進製程晶圓代工解鎖AI算力晶片、解決被ASML卡脖子的曝光機技術,以及擴大NAND Flash和DRAM產能和研發生產HBM晶片。
     



    大基金第三期第一大股東為財政部,持股17.44%,合計共19 位股東,相較第二期27個股東減少。 最值得關注的是,這次地方政府只有北京、上海、廣東三地,不同於過還有合肥、武漢、成都、重慶等。 若要解讀更深一層意義,應該是投資力量更集中,不再像過去讓半導體投資、晶圓廠遍地開花。
     



    大基金三期的成立,除了資金是一、二期的總和超達3440億RMB,總註冊資金3440億大致可分為四類:
     

    • 中央財政 1060億


     財政部600億
     國開金融360億
     國家開發投資集團100億


    • 地方國資950億(主要北京、上海、廣東三地)


    北京國資350億,其中亦莊國投200億、北京國誼億元150億
    上海國資300億,由上海國盛出資
     廣東國資300億,其中深圳鯤鵬170億、廣州產投90億、粵財投控40億


    • 銀行1140億


    中國建設銀行215億
    中國銀行215億
    中國農業銀行215億
    中國工商行215億
    交通銀行200億
    郵儲銀行 80億


    • 央企290億


    中國誠通100億
    中國菸草100億
    華潤集團 50億
    中國移動 40億





    大基金三期到底會投資在哪些領域?  根據研判,會聚焦在三大方向:




    第一,先進製程的晶圓代工製造和先進封裝如CoWoS等。 第三期會著重在佈局半導體製造,但不會是成熟製程,因為中國的成熟製程產能已經過剩,真正缺乏的是AI晶片算力,尤其是Nvidia的GPU平替方案。
     



    現在中國有非常多GPU、AI加速卡設計公司像是壁刃、摩爾線程、沐曦、天數智芯、燧原,CPU公司有海思、兆芯、龍芯、飛騰、海光、申威等,但沒有先進製程,預計大基金三期會在這部分著力。
     



    第二,擴大NAND Flash和DRAM記憶體晶片的產能,並且朝向HBM發展。 中國內需的記憶體晶片用量非常大,且中國的武漢長江存儲和合肥長鑫已經量產,前者卡在設備被禁運,後者要朝更高技術開發生產,相較於AI晶片,中國的記憶體晶片完成國產替代概率更高且是現在進行式,大基金三期目標是擴大產能,增加市佔率。
     



    日前合肥長鑫、通富微、華為已申請HBM技術相關專利,長鑫也與通富微合作開發HBM晶片,一步步邁向HBM3。 大基金三期是要解開AI算力瓶頸,儲存技術端的HBM研發也要同步配合。
     



    第三,進一步完成半導體關鍵設備與材料的國產替代,由重點在光刻機、光阻等,像是蝕刻等機台國產化產品已經非常成熟,未來重點會是ASML替代的產品。 要說替代太沈重,但未來ASML不單是極紫外光EUV機台不能進入中國,部分成熟製程DUV設備自2024年開始都會落實禁運,因此替代ASML機台會是未來中國在國產設備領域研發的重點。
     



    其實,大基金二期已經重點扶植半導體設備和材料,也帶動許多民營投資基金大舉投入這兩大領域,導致設備和材料成為兩大最「卷」的領域。 但光刻機的研發與投資不是民營投資做得來的,需要規劃性帶領。
     



    三期的註冊金額為470億美元,實際募款額應該更大。 尤其,如果要肩負先進製程、ASML機台開發、記憶體晶片擴產等三大任務,需要更多的資金。 台積電光是一年資本支出就要300億美元。 另一個觀察點是,根據向大基金三期注資的銀行公告,出資額將在10年內實繳到位,470億美元金額看似很大,但出資方分10年投入其實也還好。
     



    大基金第一期成立於2014 年,註冊資本987億,總募資規模達1387億RMB,重點投向晶片製造領域,撬動了5,145 億元社會資金(包括股權融資、企業債券、銀行等金融機構貸款 )。 大基金第一期於2018年投資完畢,細數投資標的,製造67%、設計17%、封測10%、設備和材料類6%,被投企業包括晶圓代工廠中芯國際、上海華虹 、長江存儲、紫光展銳、華大九天、三安光電、長電科技、北方華創和中微半導體等。
     



    大基金二期成立於2019年10月,規模超過2,000億RMB,投資標的涉及全產業鏈,半導體製造佔比高達75%、EDA/設計佔10%、封測2.6%、設備及材料10%, 以及少數的應用類。 大基金二期最大投資為中芯國際,其他重點投資聚焦在設備和材料,包括刻蝕機、薄膜設備、測試設備、清洗設備、矽晶圓、光刻膠、光罩版、電子特氣等。

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    慧榮苟嘉章:AI帶動伺服器強大需求,NAND Flash價格下半年續漲

    要說AI拯救全世界是一點也不為過!2022年底OpenAI刮起的炫風,到2024年都還是熱騰騰的巨大商機。NAND Flash控制晶片大廠慧榮SMI總經理苟嘉章指出,Nvidia囊括AI領域90%市占,其霸主地位在未來3~5年內都很難被撼動,且未來AI算力從雲端會逐漸下放到邊緣端,對存儲產業而言會是史上難得一見機會!
     



    即將登場的COMPUTEX 2024也是宛如全球科技界的AI盛會,不但Nvidia、AMD、英特爾、高通、Arm等科技巨頭齊聚一堂,除了AI帶動伺服器和資料中心繼續火熱,更有AI PC、生成式AI手機題材要開始發酵,AI幾乎拯救了全世界的科技產業!
     



    苟嘉章也認為,受惠資料中心對於NAND Flash的需求旺,雖然現貨通路端買氣不佳,但資料中心的需求非常強勁,需要的存儲容量從原本4~8TB增加到32TB,估計NAND價格漲到2024年下半年沒問題,一直到2025年上半年目前都沒看到敗象。
     



    從供給端來看,苟嘉章也分析,NAND Flash原廠2024年才剛剛轉虧為盈,開始賺錢而已,恢復正常生產會循序漸進,且不會躁進馬上擴建新晶圓廠,大家有志一同以利潤為優先,先把虧的錢賺回來再說。
     



    SK海力士第一季毛利率39%,美光20%,據了解,至少要等這些NAND Flash原廠的毛利率連續數季站穩40%以上,才會考慮增加新產能,至少今年都會是NAND Flash存儲產業的甜蜜年。
     



    存儲產業在供給端的另一個觀察是各大廠的軍備競賽都集中在DRAM HBM記憶體。最近才傳出三星的HBM3過熱,沒通過Nvidia測試,三星要取代SK海力士成為HBM龍頭的夢想,只能再等等,日前三星才宣布半導體負責人換帥,就是因為AI進度落後之故。
     



    業界透露,其實SK海力士現在的HBM技術團隊,其實當初是從三星過去的,三星現在應該是悔不當初。事實上,三星這幾年在Foundrr和Memory兩大關鍵版圖上都狂掉隊很明顯,這與接班人李在鎔2017年入獄有很大關係。這麼大的財閥企業群龍無首,估計各個事業部的負責人也不敢拍板做大決定,等到2021年李在鎔特赦出來,世界早已經出現翻天覆地的變化,現在三星要奮力追趕,自然需花上更多的功夫。
     



    苟嘉章的觀點是,三星在記憶體領域長期奠定很深遠的記憶實力,未來在HBM發展上仍是很有機會,且現在最著急的人應該是Nvidia,因為如果HBM主要供應都掌握在一家手裡,Nvidia的AI產品在產能和價格上會一直無法取得更高主導權,因此Nvidia一定會協助三星HBM技術盡快有突破。
     



    另外,他也表示QLC NAND也很適合用在資料中心,慧榮會和NAND Flash大廠、模組廠、服務器廠商一起推動AI發展。另外,生成式AI手機會是一大機,平價手機也需要AI功能,未來各項應用對於存儲需要的容量會呈現爆炸性成長。

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    今天台積電技術論壇上,2024年3月升任共同營運長,現任台積電業務開發、海外營運辦公室資深副總暨副共同營運長的張曉強現場金句連發:
     




    台積電做系統整合超過20年,領先推出CoWoS技術,我相信在座各位都可以拼出C-o-W-o-S-.......有天我發現連電視台主播都會拼這個詞,你要是沒聽過CoWoS,大概是外星人了!

     


    過陣子也不用我和Cliff上台來演講了,create一個AI來講就好!

     


    (現場張曉強show出一張PPT標誌著Nvidia近代GPU產品採用台積電製程技術的性能成長曲線直線向上)他說:AI發展快速,Nvidia產品從V100採用N12、A100採用N7、H100採用N4,一直最新一代Blackwell採用N4P製程+CoWoS封裝讓算力成長1000倍,這迅猛的長曲線讓人想到了昨晚的Nvidia股價.......

     


    台積電今日技術論壇中,現場含金量最高的一張圖應該是3D Integrated HPC Technology platform for AI。張曉強說這張圖是“Money Sheet”(既然價值連城,就不在此大放送!其實是因為現場是禁止攝影)從現場的圖上看,是一款用于HPC和AI的新封裝平台,並以矽光子來改善互聯。他表示矽光子技術已經量產,只是這是第一次引入HPC中,用在Data Center。

     


    如果有人要寫台積電歷史,一定要提到7nm,這是台積電第一次提供全世界最先進的技術,在此之前都是IDM。之後台積電在2020年更領先進入5nm製程,2023年進入3nm製程。
     




    以下是今日舉行台灣場的技術論壇幾個重點:
     




    AI將掀起第四次工業革命,2030年全世界將有10萬個生成式AI機器人,生成式AI手機出貨量將達2.4億支。

     


    為了滿足AI運算需求,3D堆疊、先進封裝技術越來越重要,未來幾年將實現單晶片上整合超過2,000億個電晶體並透過3D封裝達到超過一兆個電晶體。

     


    2024年3nm產能比2023年增加三倍,但還是不夠用!!

     


    2020~2024年,先進製程產能的年複合成長25%,特殊製程產能的複合成長率10%。車用晶片出貨複合成長率約50%。

     


    SOIC在2022~2026年的產能複合成長100%,CoWoS在2022~2026年的產能複合成長超過60%

     


    台積電從2019年正式使用EUV設備,目前全球56%的EUV機台都在台積電。

     


    N3E已依計畫在2023年第四季進入量產,客戶的產品良率相當好。台積電也開發出N3P技術,已通過驗證,目前良率表現接近於N3E。N3P已經收到了客戶產品設計定案tape-outs,將於 2024 年下半年開始量產。

     


    2nm是台積電第一次使用奈米片Nano-Sheet電晶體架構,目前進展非常順利,NanoSheet奈米片的轉換目標達90%,換成良率也超過80%,根據計畫2nm是2025年下半年量產。

     


    針對製程後段,會導入新製程與材料,將電阻/電容延遲(RC delay)降低高達10%。此外,為了強化功率傳輸,台積電也提供了超高性能金屬/絕緣體/金屬電容(SHPMIM),其容量密度是上一代技術的兩倍之多。

     


    台積電進入埃米(angstrom)時代的A16,結合2nm製程+超級電軌(Super Power Rail)架構設計。




     






    A16 技術的超級電軌(Super Power Rail)架構是一種創新的最佳晶圓背面供電網路解決方案。A16 將供電網路移到晶圓背面而在晶圓正面釋出更多訊號網路的佈局空間,藉以提升邏輯密度和效能。此外,它還可以改善功率傳輸,並大幅減少IR 壓降。

     


    再者,台積電的創新晶圓背面傳輸方案也是業界首創,保留了柵極密度與元件寬度的彈性,是具有複雜訊號佈線及密集供電網路的HPC產品的最佳解決方案。相較於台積公司的 N2P 製程,A16 在相同 Vdd (工作電壓)下,速度增快8~10%; 在相同速度下,功耗降低15~20%,晶片密度提升高達 1.10X。台積電計畫在 2026 年下半年量產。

     


    NanoSheet奈米片電晶體的下一代會是互補式場效電晶體CFET架構,藉由不同材料的上下堆疊,讓垂直堆疊的不同場效電晶體更靠近,改善電流且密度增加1.5~2倍。台積電強調CFET不是紙上談兵,研發已經成功驗證在wafer siliocon上。





    台積電指出,當電晶體架構從平面式(planer)發展到 FinFET,並即將轉變至奈米片(nanosheet)架構之後,公司認為垂直堆疊的 nFET 和 pFET (即互補式場效電晶體CFET)是未來製程架構選項之一。

     


    台積電進一步指出,內部一直在積極研究將 CFET 用於未來製程架構的可能性。在考量佈線和製程複雜性後,CFET 密度將可提升 1.5 至 2X,除了 CFET,在低維材料方面取得了突破,也可實現進一步的尺寸和能源微縮。再者,台積電也計畫導入新的互連技術,以提升互連效能。首先,對於銅互連技術,計畫導入一個全新的通路結構(via scheme),進而將業界領先的通路電阻(via resistance)再降低 25%。再者,計畫採用一種全新的通路蝕刻停止層(via etch-stop-layer),可降低約6%的耦合電容。還有,正在研發一種新的銅阻障方案(Cu barrier),可降低約 15%的銅線電阻。除銅互連外,台積電也在研發一種含有氣隙的新型金屬材料,可降低約 25%的耦合電容。另外,嵌入石墨烯(Intercalated graphene)也是一種極具前景的新材料,可大幅縮短互連延遲。
     




    TSMC 3DFabricTM技術方面,包含三大平台:TSMC-SoIC、CoWoS和InFO。
     


    SoIC 平台:用於 3D 矽晶片堆疊,並提供 SoIC-P 和 SoIC-X 兩種堆疊方案。SoIC-P是一種微凸塊堆疊解決方案,適用於講求成本效益的應用如行動裝置。CoWoS 平台包括成熟度最高、採用矽中介層的 CoWoS-S,以及採用有機中介層的CoWoS-L 和 CoWoS-R。InFO PoP 和 InFO-3D 適用於高階行動式應用,InFO 2.5D 則適用於高效能運算的小晶片整合。另外,根據產品需求,SoIC 晶片可與 CoWoS 或 InFO 整合。
     





    適用於 3D 小晶片堆疊技術的 SoIC:SoIC-X 無凸塊堆疊解決方案,無論是現有的 9 微米鍵合間距前到後堆疊方案(front-to-back scheme),還是將於2027 年上市的 3 微米鍵合間距前到前堆疊方案(front-to-front scheme),裸晶到裸晶(die-to-die)互連密度均比 40 微米到 18 微米間距的微凸塊前到前堆疊方案高出 10X 以上。台積電的SoIC-X 技術非常適用於對效能要求極高的各類HPC應用。
     





    台積電更指出,看到客戶對於 SoIC-X 技術的需求逐漸增加,預計到 2026 年底將會有 30 個客戶設計定案tape-outs。

     


    CoWoS 技術:可將先進的 SoC 或 SoIC 晶片與先進的高頻寬記憶體HBM進行整合,滿足AI 晶片的嚴苛要求。台積電的SoIC 已透過 CoWoS-S 量產出貨,並計畫開發一種 8 倍光罩尺寸且具備採用A16 製程技術的 SoIC 晶片和 12 個HBM堆疊的 CoWoS 解決方案,計將在 2027 年開始量產。直至今年年底,台積公司將為超過 25 個客戶啟動超過 150 個 CoWoS 客戶產品設計定案tape-outs。

     


    台積電與Nvidia合作推出Blackwell AI 加速器,是全球首款量產並將 2 個採用 5 奈米製程技術的 SoC 和 8 個HBM堆疊整合在一個模組中的 CoWoS-L 產品。




     






    矽光子:台積電表示矽光子是共同封裝光學元件CPO的最佳選擇,因為其與半導體相容,且可與 EIC/PIC/交換器在封裝層高度整合。台積電創新的緊湊型通用光子引擎(COUPETM)技術透過最短路徑的同質銅-銅介面整合電子積體電路(PIC)和光子積體電路(EIC),進而實現超高速射頻(RF)訊號(200G/λ)。

     


    COUPE 解決方案可最小化使用面積,且具備光柵耦合器(GC)和邊際耦合器(EC),可滿足客戶的各式需求。台積電計畫在 2025 年完成小型插拔式連接器的 COUPE 驗證,2026 年將其整合於共同封裝光學元件的 CoWoS 封裝基板,藉此可降低 2X 功耗、將延遲降低10X。同時,台積電也探索一種更先進的共同封裝光學元件方案,將 COUPE 整合於 CoWoS中介層,進而將功耗再降低 5X、將延遲再降低 2X。


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    半導體

    盧超群:DRAM回暖旺到2025年,報價重回疫情前水平

    鈺創董事長盧超群指出,自家利基型記憶體DRAM陸續導入WiFi 7、機器人、汽車、智慧家庭等新應用領域,整體來看2024年下半年景氣會優於上半年,2025年會延續這股景氣回升力道,DRAM價格可望重回疫情前水平。
     



    全球記憶體產業谷底翻身的軌跡,也是拜OpenAI帶動生成式AI狂潮之賜,新式HBM記憶體成為AI伺服器必備,吃掉越來越多DDR5的產能。再者,DDR5是PC主流規格,下半年起又有AI PC題材發酵,使得國際DRAM大廠需要不斷加大HBM、DDR5投片,陸續棄守DDR3、DDR4市場。利基型記憶體市場在此背景下,開始邁向供需平衡,待庫存消化後,產業會越來越健康。
     



    盧超群表示,鈺創耕耘的不少新產品領域逐漸發酵,尤其網通相關的利基型記憶體產品一直是鈺創的重點佈局,占營收比重超過30%,鈺創提供完整的DRAM、SPI NAND Flash解決方案,滿足客戶從WiFi 5、WiFi 6/WiFi 6E、WiFi 7需要的規格與容量。
     



    他進一步指出,鈺創的利基型記憶體產品線已經獲得WiFI主晶片供應商包括高通、博通、聯發科和瑞昱列入合格供應商清單 (Approved Vendor List,AVL)。並且,已經看到8Gb/4Gb的DDR4、4Gb DDR3導入印太和歐洲客戶的Wi-Fi 6E產品並進入量產,且在WiFi 7方面,8Gb/4Gb DDR4也獲得Wi-Fi 7晶片組供應商的清單認可,陸續向終端客戶提供樣品。
     



    不單是網通,公司也指出,在汽車、智慧家電等業務上,日前都有回升跡象,像是汽車領域,鈺創的產品導入車子車載市場包括顯示器、娛樂系統、硬碟、數位音訊、行車記錄器等、環景系統、ADAS等。
     



    智慧家電方面,鈺創的KGD和Discrete方案也導入像是智慧門鎖、全景相機、藍光DVD播放器、智慧音箱、掃地機器人等,未來期待更多邊緣AI商機落地。
     



    展望未來,盧超群指出,2030 年全球由 AI 主導的經濟產值高達 80 兆美元,其中硬體僅佔40分之1,大概 2 兆美元,而半導體約0.5兆美元。台灣建立了半導體加異質整合的應用堡壘,一定會卡位到創新技術,就如同台灣過往在 PC、手機等,都抓到應用爆發的關鍵。
     



    他也訂下目標,鈺創要在半導體0.5兆美元佔有一席之地,尤其懂邏輯的業者不一定懂記憶體,懂記憶體的不一定懂異質整合,鈺創因為掌握了邏輯IC和DRAM兩大技術,位居獨特地位,要利用異質整合技術的優勢,贏得AI時代的巨大商機。
     



    再者,鈺創看好許許多利基型DRAM客戶在拿到產品後,需要額外找尋封裝和Controller IP服務,導致效能犧牲和成本墊高。因此,鈺創提出一站式開發服務「MemorAiLink」,提供多樣化的記憶體選擇,並提供完整的IP服務,實現高度複雜晶片設計並縮短產品上市時間。
     



    盧超群解釋,要發揮鈺創在邏輯IC和記憶體兩邊的強項,MemorAiLink平台可讓記憶體與不同元件封裝整合,實現高度複雜的晶片設計及縮短產品上市時間,MemorAiLink平台率先推出異質整合晶片產品,切入影音擷取IC次系統市場,且現在客戶已經進入量產,可讓客戶產品多重訊號切換或融合,讓影音串流應用或商業模式提供更多可能性。

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