今年台積電技術論壇揭露 2 奈米後發展藍圖，特殊製程和先進封裝將扮演更重要角色；幾年內半導體新一波大成長即將出現。
今年下半年，台積電將開始用3奈米製程為蘋果製造晶片，接下來2奈米製程將在2025年推出。但隨著半導體線寬微縮愈來愈逼進物理極限，台積電還能繼續維持高速成長，甩開對手嗎？
後摩爾定律時代，局勢丕變
對台積電的長期投資者來說，另一個挑戰是，數十年來推動半導體產業前進的摩爾定律，效用似乎逐漸降低。過去，半導體產業每隔一段時間，生產同樣數量電晶體的成本就會下降一半，但近幾年半導體設備愈來愈貴，每片晶圓的售價不斷升高。
5月11日台積電技術論壇，對許多未來發展的關鍵問題都有答案。後摩爾定律時代，台積電會持續高速成長，但從材料、技術到市場都將出現重大改變。
《財訊》報導，台積電總裁魏哲家在開幕演講裡明示改變將至。他說雖然台積電努力降低成本，但俄烏戰爭讓台積電花比原本高6~7倍價格，才能買到晶圓用的氖氣；他半開玩笑說：「你們老闆腦裡馬上會想，這小子是不是想漲價！」
魏哲家也提到，線寬微縮技術空間已愈來愈少，一台生產高階晶片的EUV（極紫外光曝光機）「價格可以蓋200棟房子」，這是他十幾年前也想不到的。台積電用600美元把晶片賣給客戶，做成伺服器後，卻得花20萬美元買，價值增加330倍。
台積電某張投影片估算，2030年時，全球半導體產值將達1兆美元；這數字相當驚人，因根據美國半導體產業協會估計，2022年時，全球半導體產業規模為5,741億美元，意指7年內半導體產業還會再成長逾七成。
台積電預期，將來需求最大的是高性能運算，其次是行動通訊，不過這兩種應用的占比和現在差不多，分別為四和三成；但車用晶片占比將翻1倍，占市場需求的15%，物聯網也將占整個市場10%需求。
這次大會，台積電揭露2奈米後發展路徑。專家介紹稱為CFET的新型電晶體結構，改用新設計，台積電可在同樣面積生產兩層電晶體結構，運算效能馬上多1倍。1奈米以下矽受限也愈來愈大，就要改用奈米碳管、二維半導體材料製造晶片，雖然還要一段時間，但半導體材料發展將出現新轉折。
魏哲家強調，半導體要繼續進步，除了架構要改變，更需要產業上下游合作。這次台積電展示新3D封裝技術，原本台積電先進封裝技術可分成SOIC、CoWoS和InFO三種，現在這三種技術都分別演化出高性能版和平價版，且每種台積電都能獨立完成製造、封裝、測試。
《財訊》報導，台積電副總張曉強表示，這是技術發展需要，因發展AI晶片，除了要求提升能源效率、降低耗電率，同時還需要晶片和記憶體的高速整合。像ChatGPT等AI應用，都需要計算巨量參數的變化，邏輯晶片透過先進封裝整合記憶體，需求相當強勁。
節省能源，先進製程關鍵點
至於摩爾定律未來是否能持續？張曉強表示：「以前大家理解摩爾定律的時候，是從單一晶片看摩爾定律，將來摩爾定律要在系統階層，如果把先進封裝算進來，摩爾定律的經濟效率還是存在。如資料中心，把今年運算用晶片從5奈米搬到3奈米，光省下電費就足夠支付所有晶片更新。」換句話說，能節省多少能源，是驅動先進製程發展的關鍵。
5月三星電子會長李在鎔和特斯拉執行長馬斯克單獨會面，外界解讀是為爭奪車用自駕晶片商機。台積電也在這次大會公布兩種車用晶片的新製程N4AE和N3AE；台積電表示，過去車用晶片鮮少採用先進製程，由於車用晶片驗證時間長，現在車廠已能用4和3奈米技術設計車用晶片，等到明後年車用4和3奈米製程上線，馬上就能生產先進車用晶片，明顯要阻斷三星靠車用晶片超車的計畫。
介入記憶體領域，踢館三星
《財訊》報導，同時台積電也大力投資特殊製程，日本等地建立12~28奈米成熟製程新廠。台積電資深處長劉信生比喻，就像人有眼耳鼻舌身意等感官能力，製造這些感測晶片都要靠特殊製程，因此2017~2022年，台積電特殊製程投資的年複合成長率超過四成，現在到2026年，特殊製程產能還要再增加五成。
這些特殊製程的投資，很多是創造更先進的感測能力。劉信生解釋，像智慧車、機器人需要更多攝影鏡頭，這些鏡頭和拍照用的手機不同，要能看到人看不到的訊號，或未來鏡頭感測元件還可加上AI邏輯運算，讓AI普及到終端裝置，甚至台積電也用28奈米製程製造顯示器控制電路，這些AR裝置用的新型顯示器，解析度可達4,000ppi，足以把一台4K顯示器放入眼鏡。
現在台積電也用22、28奈米製程製造MRAM和RRAM記憶體，供智慧車使用，當三星想用車用晶片攻進台積電擅長的邏輯領域，台積電也把影響力延伸至三星擅長的記憶體領域。今年開始，先進封裝和特殊製程都將扮演比過去更重要的角色，而從台積電產能增速看來，新一輪半導體產值的大成長剛剛才開始。
（本文由 財訊 授權轉載）
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