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「TSMC接下來的製程節點發展：N2 & A16」 目前N3是TSMC最新量產的先進製程，而接下來兩個新的節點，就會是TSMC的N2和A16。 這兩個新的節點對TSMC來說會是製程架構上面的改朝換代，因為N2會導入GAA製程，而A16會導入Backside Power Delivery。 大家可能會好奇這些新的製程架構相比於原本的製程有什麼不同？又有什麼新的挑戰？ 我們就用這篇來快速介紹一下這兩個新的製程架構的發展。 ▌TSMC N2 - 導入新的Nanosheet製程架構，製程複雜度再提升： ➤ I. 為何需要Nanosheet製程？： 相比於FinFET，Nanosheet的重點在於Gate與通道的接觸面積更多，能夠更好地控制漏電流，如果電晶體要再微縮的話，就必須要轉換到Nanosheet製程。 ➤ II. 製程複雜度的提升： 而在製造上，其製程最大的特別之處，就是相比於FinFET製程，Nanosheet增加了很多磊晶和沈積的步驟。 所以，相比於之前的製程，N2製程步驟的數量也從早期的500或1000道製程步驟，到超過2000道的製程步驟。 這也顯示了Nanosheet製程的複雜度。 而這其實代表的是，在N2之後，整體的製程都將變得更複雜。而也因為Nanosheet的特殊結構，製程對於磊晶、ALD (Atomic Layer Deposition)、檢測＆製程控制技術的需求都會變得更高。 ➤ III. 未來發展： 不過，我們可以注意到的是，相較於前一代的製程，N2電晶體密度的提升並不多，大約在15%上下。 因此，我們可以推斷，N2相對於N3除了製程結構改變外，在線寬的尺寸上其實改變並不大。 因此，對於曝光機性能的需求改變可能也不會太大。 所以從目前的Roadmap看起來，第一代的Nanosheet製程主要做的會是製程架構的轉換，而接下來到1.4nm或1.0nm，會再將Nanosheet的結構再往下微縮。 而由於前面所說的，因為製程步驟數量大幅提升 (>2000道製程)，因此對各家公司來說，製程控制和良率提升就會是未來的決勝點。 ▌TSMC A16 - TSMC特殊的Backside Power Delivery製程，有助於對晶片能耗的未來需求： ➤ I. 為何需要Backside Power Delivery製程？： Backside Power Delivery製程的好處，是因為他從晶圓背面供電，不用再經過原本放在晶圓正面做訊號傳輸的導線，因此大幅縮短供電路徑，因此能夠很好的降低能耗。 而據TSMC公布，接下來在A16節點，才會導入Backside Power Delivery架構，TSMC稱其為”Super Power Rail”。 ➤ II. TSMC和Intel在Backside Power Delivery製程的方案比較： TSMC有特別強調這個製程是innovative backside power contact的製程，想必一定有它特別的地方。 而我們將其跟Intel的PowerVia製程相比，發現TSMC採取了一個難度更高的解決方案。 如圖所示，TSMC的解決方案會直接從晶圓背後直接對電晶體供電，而Intel選擇的PowerVia方案會先用PowerVia先跟Trench Contact連接，再從側面對電晶體供電。 所以目前看來雖然Intel預計量產PowerVia的時程較早，但TSMC A16在2026下半年量產後，其方案將會是難度更高，效能更好的解決方案。 而對於能耗效率要求越來越高的HPC來說，Backside Power Delivery製程就是一個很好的解決方案。 ▌半導體先進製程接下來的發展 因此，我們會發現，先進製程的發展在2nm以後，為了解決微縮會有的漏電流問題，所有半導體廠都導入了新的架構，如Nanosheet。 另外，為了解決晶圓正面供電 (傳統的方式) 造成的過高能耗和發熱，大家也都選擇在類似的節點導入Backside Power Distribution晶背供電技術。 不過，由於量產最後看的還是製程最後的性能與良率，因此，最終的決勝點還是在哪家半導體廠能在製程複雜度、良率、性能和成本之前，達到最好的平衡。 而Nanosheet和Backside Power Distribution的製程，也會再被持續的優化幾代，然後再往下一個製程架構邁進。 前面我們分析了TSMC和Intel在晶背供電技術上面的Roadmap和技術比較。 大家可能會發現，要做這種比較之前，其實是需要對先進製程有很好的熟悉度，才能根據TSMC和Intel所提供的文件，去觀察一些在製程上的細微差異，並由此對於他們的製程技術、Roadmap和策略決定有更好的了解。 因此，了解半導體的基礎製程，還有目前先進製程的發展，是很重要的基礎知識。 另外，了解半導體先進製程的製程控制技術架構，也能幫助我們更好的去判斷不同公司的量產技術發展到什麼程度。 所以，對於不熟悉半導體製程技術的人，我們整理了一個「半導體製程控制實戰入門」的Workshop，如果有興趣快速了解現代半導體先進製程架構，還有最新的Nanosheet/GAA、Backside Power Distribution製程技術的人，歡迎參加～ Workshop大綱和Workshop報名資訊如下： ▌Workshop大綱 1. 半導體製程簡介 + GAA製程分析＋Backside Power Delivery製程分析 2. 如何製造出Apple晶片 3. 半導體製程的挑戰 / 要如何做好一顆晶片 4. 製程控制在半導體製造的角色和重要性 5. 製程控制架構 6. 製程控制概念基礎：應用統計學概念 7. 製程控制元素拆解：Metrology | 整個製程控制系統的眼睛 8. 製程控制元素拆解：模型分析 | 製程控制系統的大腦 9. 製程控制元素拆解：製造機台 | 製程控制系統的執行官 10. 製程控制實例 ▌Workshop報名資訊： - 講者：前ASML荷蘭總部產品經理和資深研發Vince Liu - 形式：線上課程（本活動已經上架線上課程平台，報名後1週內會收到線上課程平台權限，兩週內不限次數觀看） - 價格：NT$3000 / 人 (包含講義及兩週回放複習影片） - 報名截止時間：2025/5/18(Sun.) 17:00 - 報名連結： https://www.redef.tech/featured-workshop/workshop-p1