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台積電3奈米暴紅該布局?法人這樣解讀

台積電示意圖。圖/本報資料照片
台積電示意圖。圖/本報資料照片

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全球重量級客戶皆下單台積電(2330 TT)N3製程,目前Apple(APPL US)為最大的客戶,台積電是現在擁有7nm以下的唯一純晶圓代工廠,高階產能全球最多,競爭力優於同業。

全球重量級客戶皆採用台積電N3製程:

Apple(APPL US)新一代iPhone系列登場,iPhone 15 Pro與iPhone 15 Pro Max機種搭載採用台積電N3製程的「A17 Pro」晶片,為台積電N3首發最大客戶。現在台積電N3 80~90%的產能,都被Apple包走生產最新A17晶片,A17晶片含6核心CPU與6核心GPU,Apple強調A17 Pro的CPU與GPU速度以及神經引擎皆進一步升級,而繪圖處理效能為iPhone推出以來最為強大。至於iPhone 15與iPhone 15 Plus則採用上代iPhone 14 Pro系列的A16晶片,由台積電N4打造。

除Apple A17晶片導入台積電N3製程外,Qualcomm(QCOM US)下一代處理器Snapdragon 8 Gen 4也是採用台積電N3。Qualcomm訂單一向都是在Samsung(005930 KS)和台積電間分配,每年分配的訂單額度不同。Qualcomm的Snapdragon 8 Gen 3行動處理器採用N4P,預定2024年發表的Snapdragon 8 Gen 4行動處理器,則將採用台積電與Samsung聯合生產的模式,都是採用2家N3製程。

聯發科預計10/2023發表天璣9300(Dimensity 9300)將採用台積電N4P製程,且聯發科與台積電日前也釋出合作消息,宣布聯發科首款採用台積電N3E製程生產的產品天璣旗艦晶片,已成功完成設計定案tape out,預計24H2上市。

除手機應用外,資料及運算需求拉升算力需求,高效能運算晶片廠商也開始採用台積電N3製程,包括NVIDIA(NVDA US)及AMD,還有部份美系IC設計業者與ICT大廠。NVIDIA目前Hopper架構GPU採用台積電N4製程,同時也是世界首款採用HBM3的GPU。NVIDIA下一代Blackwell架構GPU將延續與台積電合作,採用N3製程。此外,AMD執行長Lisa Su日前表示,台積電美國亞利桑那州新廠於2025年正式投產時,超微將會在客戶名單中。據超微平台藍圖規劃,預計最快將由研發代號為Turin的EPYC伺服器處理器於24H2年先進入N3世代,而2024年DT、NB平台處理器仍會停留在N4世代。

台積電N3製程已在22H2量產,預估23H2明顯貢獻營收;N2製程將採用GAA架構,預計2025年量產:

台積電N3符合公司進度,N3是繼N5另一個full node,N3為N5製程1.7X gate density,在相同power條件下,較N5速度快15%,若在相同的速度下,N3製程將較N5省電30%。將採用FinFET電晶體結構,技術成熟度、性能和成本進展皆良好。2021年N3製程進入risk production,22Q4在Fab18量產。剛開始Smartphone相關佔N3較多的產能,HPC也會導入N3,HPC在未來5年有很大的成長空間。下一代N3E在23H2量產,較N3晚一年。N3和N3E製程技術採用TSMC FinFlex™架構,且2023年產能利用率滿載,N3/N3E參與客戶多,量產第一年和第二年的產品設計定案數量將是N5的兩倍以上,23H2開始有明顯營收貢獻。

台積電2023年技術論壇提到,N2計畫2025年量產;N2P和N2X則計畫2026年推出。台積電N2採用採用GAAFET奈米片(Nanosheet)架構,奈米片電晶體效能已超過台積電技術目標80%,同時具優異的能源效率和更低的工作電壓(Vmin)。N2製程技術平台中的背面電軌(backside power rail)設計為其基線技術提供額外的速度和密度提升。背面電軌設計最適合用於HPC產品,將於2H25推出。透過減少壓降(IR drop)和訊號電阻-電容延遲(signal RC delays),使速度提升超過10~12%。且晶圓正面擁有更多的布線空間,使邏輯面積可減少10~15%。相較N3E,在相同功率下,速度提升10~15%;在相同速度下,功耗降低25~30%。此外,最重要的就是N2以下,打得是材料戰。台積電將繼續在N2以下探索電晶體transistor架構,並利用2D材料和碳奈米管等新材料。在2D材料中,鉍接觸二硫化鉬(MoS2)裝置實現創紀錄的低接觸電阻,比過去2D材料提報的數據好上5倍,並產生高通態電流。目前HPC和Smartphone客戶皆有,除行動運算基準版本之外,N2技術平台還包括一個高效能變體,以及完整的小晶片整合解決方案。日前富士通首席技術長(CTO)Vivek Mahajan表示,計劃自行設計N2先進晶片,且將委託台積電進行生產。富士通目標在2026年推出採用N2製程的節能CPU。

台積電競爭力優於同業:

台積電是現在擁有7nm以下高階製程的唯一純晶圓代工廠,良率又高於競爭對手,高階產能全球最多。此外,由於台積電過去累積客戶和產品線眾多,因此晶圓製造的矽智財IP也超過同業許多。Samsung在晶圓製造的矽智財數量約1萬個左右,遠低於台積電3.7~4.0萬個。IC設計廠在晶圓代工廠投片時,晶圓代工廠若手中握有大量矽智財,有助於IC設計廠開發晶片流程。因此IC設計廠在選定投片量產晶圓廠除會考量良率、價格及交期之外,矽智財數量更是IC設計廠考慮的原因之一。

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