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魏哲家共享的一些信息

“本年是台积电设立 35 周年。1987 年咱们设立，那时咱们一共领有 258 名职工，并发布了涵盖 3 种技艺的 28 种产物；十年后，咱们领有 5，600 名职工，发布了涵盖 20 种技艺的 915 款产物；到 2022 年，咱们有 63，000 名职工，将发布 12，000 种产物，涵盖 300 项技艺。”

“从 2018 年到 2022 年，12 英寸晶圆（当量）的年复合增长率突出 70%。特殊是，咱们看到‘big die’产物数目的权臣加多。” (>500mm²)

“2021年，台积电北好意思业务板块出货量突出700万片，产物出货量突出5500件。有 700 个新产物流片 (NTO)。这部分占台积电收入的 65%。”

“咱们的 gigafab 扩展磋议往往包括每年加多两个新的‘阶段’——2017-2019 年即是这种情况。2020 年，咱们开设了六个新阶段，包括咱们的先进封装工场。2021年有7个新阶段，包括台湾和国外的晶圆厂，也加多了先进封装产能。2022年将有5个新阶段，无论是在台湾如故在国外。”

N2晶圆厂：新竹Fab20

N3：台南Fab 18

N7和N28：高雄Fab22

N28：中国南京的Fab16

N16、N28 和专科技艺：日本熊本的 Fab23（2024 年）

亚利桑那州的 N5（2024 年）

“统计全球仍是装配的EUV光刻机系统中，台积电领有了其中的 55%”

“咱们将在 2022 年大幅扩大成本开发投资。” （下表凸起显露了上限开发磋议支拨的大幅增长。）

“咱们正在资格熟习工艺节点的制造压力。35 年来，咱们从未在后续节点大界限出产后加多熟习节点的产能——但这种情况正在发生庄边。咱们正在投资以提高咱们 45nm 工艺的产能。” （自后，在与另一位台积电高管的问答要津中，有记者问说念是否会在举例 90nm 或 65nm等其他熟习节点上实施产能扩展，他们给出的文牍是：“不，扩展磋议目下仅针对 45nm 节点。”）

“咱们络续自大投资‘智能制造’，专注于精密过程升天、器具出产力和质地。每个 gigafab 每天处理 1000 万个调动订单，并优化器具出产力。每个 gigafab 每天都会生成 70B 的数据点以进行主动监控。”

在研讨会上，初度在展厅分派了一个特殊的“调动区”。要点先容了一些初创公司最近提供的产物。台积电示意：“咱们加多了支抓投资，以匡助小公司采选咱们的技艺。有一个有益的团队专注于初创企业。对小客户的支抓一直是要点。也许这个领域的某个处所将成为下一个英伟达。”

台积电的 12 个要害里程碑

1987 年，跟着 PurePlay 贸易神态的创建，台积电设立。

1999 年，台积电成为第一家提供 0.18 微米铜技艺的代工场。

2001 年带来了第一个代工参考想象历程。台积电破耗了大都资金来创建咱们今天享有的宏大 EDA 和 IP 生态系统。

2011 年，台积电将 HKMG 28nm 带入无晶圆生态系统。其他代工场在 28nm 时门径踉跄，因此这是台积电创记录的节点。

2012 年推出了CoWos，第一款异构 3DIC test vehicle 。

2014 年，台积电委派了第一款功能王人全的 FinFET 会聚处理器，开启了今天台积电主导的 FinFET 期间。

2015 年台积电通过了先进的 3DIC 封装技艺 InFo。

2018 年，台积电向通盘东说念主提供了伊始进的逻辑技艺 (N7)。

2020 年，台积电以基于 N5 EUV 的逻辑技艺引颈行业。

2021 年，台积电推出 N4P、N4X 和 N6RF。

2022 年，台积电将推出粉饰平凡垂直商场的伊始进的 N3 工艺节点。我以为 N3 也将在 5 年内破损流片记录。

临了但相同蹙迫的是，台积电在 2022 年书记了面向全球的下一代工艺技艺 (N2)。

工艺技艺回来

除了进一步商榷的一些例外情况外，因循技艺道路图演示有些例行公务——这不是一件赖事，而是标明正在奏凯实施先前的道路图。

道路图更新被提议了两次，一次是行为技艺议程的一部分，另一次是行为台积电平台治理决策要点的一部分。回思一下，台积电特殊笃定了四个“平台”，它们隔离继承开发投资以优化工艺技艺产物，当中包括：移动；高性能计较（HPC）；汽车；和物联网（超低功耗）。底下的摘录合并了两个演示文稿。

N7/N6

到 2022 年底，突出 400 个 NTO，主要在智妙手机和 CPU 商场

N6 提供从 N7 的透明迁徙，支抓 IP 重用

N6RF 将成为行将推出的 WiFi 7 产物的射频治理决策

有一个 N7HPC 变体（上图中未显露），在overdrive VDD 电平下提供约 10% 的性能晋升

对于 N6，基于逻辑单位的模块不错在新库中重新终了，以进一步提高性能，终了主要的逻辑密度提高 (~18%)。

N5/N4

在出产的第 3 年，使用这个工艺的晶圆出货量突出 200 万片，到 2022 年底将达到 150 个 NTO

移动客户是第一位的，其次是 HPC 产物

道路图包括正在进行的 N4制程增强

N4P 基础 IP 已准备就绪，接口 IP 在 2022 年第三季度可用（到 v1.0 PDK）

有一个 N5HPC 变体（上图中未显露，性能晋升约 8%，HVM 将在 2H22）

N3 和 N3E

N3 将于 2022 年下半年启动干涉 HVM

一年后大界限量产N3E 工艺变体；台积电期望该工艺在移动和 HPC 平台上获取平凡采选

N3E 已准备好启动想象（v0.9 PDK），在尺度 256Mb 存储器阵列浮滑测试现场具有高良率

N3E 添加了“FinFLEX”方法选项，三个不同的单位库针对不同的 PPA 条件进行了优化

请防范，N3 和 N3E 与之前的台积电工艺道路图有些反常。N3E 不会提供从 N3 透明迁徙的 IP。N3E 产物有点“修正”，因为采选了对 N3 的要紧想象规则改革来提高良率。

台积电的早期采选者客户在积极的时辰表上股东工艺 PPA 更新，无论是对现存基线（举例，N7 到 N6、N5 到 N4）的增量兼容变体，如故新节点。领先的 N3 历程界说具有细腻的 NTO pipeline，但 N3E 将成为将来变体的基础。

N2

基于纳米片技艺，连络出产日历：2025

与 N3E 比较，N2 将提供约 10-15% 的性能晋升（@iso-power，0.75V）或约 25-30% 的工号镌汰（@iso-perf，0.75V）；另请防范上图中指定的责任范围低至 0.55V

N2 将为后端配电会聚提供支抓

趁机说一句，台积电濒临两难境地，即不同平台的条件具有如斯平凡的功耗、性能和面积/成本连络。如上所述，色人间N3E 正在使用不同的库治理这些问题，并蚁集了界说单位高度的，不同数目的鳍。对于 N2 库想象，该想象决策被对于通盘这个词垂直堆叠纳米片数目的工艺技艺决策所取代（器件纳米片宽度有一些允许的变化）。就纳米片拓扑而言，望望台积电采选为 N2 提供什么来粉饰移动和 HPC 商场将会很兴趣兴趣。（下图来自台积电在 VLSI 2022 大会上的早期技艺演示，描述了 3 个纳米片。）

防范：有两种新兴的工艺技艺正在被采选来镌汰功率传输阻抗和改善局部可布线性——即“埋地”电源轨 (BPR：buried power rail) 和“后面”配电 (BSPDN：backside power distribution)。对提供 BPR 的初步探访已马上扩展到处理集成圆善 BSPDN（如 N2）的道路图。然则，很容易污辱这两个首字母缩写词。

关联特殊工艺的共享

台积电将以下产物界说为“Specialty Technologies”（专科技艺）类别：

一、超低功耗/超低走漏（使用超高 Vt 器件变体）

需要特殊眷注超低走漏 SRAM 位单位想象

N12e 在出产中，N6e 在开发中（专注于极低 VDD 型号支抓）

二、（镶嵌式）非易失性存储器

1、往往与微升天器 (MCU) 集成，往往在 ULP/ULL 过程中

2、RRAM

需要 2 个非常的掩膜，镶嵌 BEOL中（比 eFlash 的 12 个掩膜成本低得多）

10K 写入周期（永久性规格），在 125C 时保抓约 10 年

3、MRAM

22MRAM仍是量产，要点是提高耐受度

2023 年量产面向Automotive Grade 1应用的 16MRAM

三、电源照顾 IC (PMIC)

基于双极 CMOS-DMOS (BCD) 器件：40BCD+、22BCD+

适用于复杂的 48V/12V 电源域

需要极低的开发 R_on

四、高压应用（举例，显露驱动器，使用 N80HV 或 N55HV）

五、模拟/搀和信号应用，需要独到的有源和无源结构（举例，使用 N22ULL和 N16FFC 的精密薄膜电阻器和低噪声器件）

六、MEMS（用于畅通传感器、压力传感器）

七、CMOS 图像传感器(CIS)

N65 像素大小为 1.75um，N28 像素大小为 0.5um，过渡到 N12FFC

八、射频 (RF)，从毫米波到更长波长的无线通讯；行将推出的 WiFi7 尺度被强调

“从 WiFi6 到 WiFi7 的过渡将需要权臣加多面积和功率，以支抓加多的带宽条件——举例，2.2X 面积和 2.1X 工号。台积电正在对 N6RF 产物进行认证，与 N16RF 比较，功耗镌汰了约 30-40%。这将允许现时使用 N16RF 的客户在开发 WiFi7 想象时轻便保管现存的功率/面积连络。”

下图评释了这些专科技艺何如成为平台产物（举例智妙手机和汽车产物）的基本构成部分。还显露了用于这些应用法式的特征过程节点。

尽管智妙手机开发的要点频频聚拢在主应用处理器上，但下表凸起了对专科技艺产物绝顶关系功能的极其万般化的条件。在汽车领域，向“区域升天”架构的过渡将需要一套新的汽车 IC。

N3E 和 FinFLEX

台积电特殊强调了新发布的 FinFLEX 方法，台积电示意，FinFLEX 将提供 N5 的全节点扩展。

跟着 FinFET 技艺节点的扩展（即从 N16 到 N10 到 N7 到 N5）， fin profile和驱动电流每微米权臣改善。尺度单位库（Standard cell library）想象已发展为包含更少的 pFET 和 nFET 鳍，这些鳍界说了单位高度（阐发水平金属布线轨说念的数目指定）。如上图所示，N5 库使用 2-2 鳍界说——即 2 个 pFET 鳍和 2 个 nFET 鳍来界说单位高度。（N16/N12 使用 3-3 成立。）

N3E 的库界说濒临几个问题。pFET 和 nFET 器件性能更正的界限并不沟通。而况，就其 PPA（和成本）连络而言，移动和 HPC 平台应用法式的各异越来越大。移动产物专注于电路密度，以集成更多功能和/或镌汰功耗，同期对性能更正的条件不高。HPC 更专注于最大化性能。

因此，N3E 将提供三个库，如上图所示：

2:1超低功耗库（轨说念高度由 2 pFET:1 nFET 界说）

2:2高效库

3:2性能库

下图来自台积电的 FinFLEX 网站，评释了这个宗旨。

当今，在单个 SoC 上集成多个库并不是什么簇新事。多年来，处理器公司开发了独到的“datapath”和“control logic”库产物，针对不同的连络：单位高度、电路性能、可布线性（即最大单位面积诈欺率）和不同的逻辑产物（举例，宽 AND-用于数据旅途多路复用的或门）。然则，使用多个库的 SoC 想象的物理终了依赖于每个想象块的一致库。

尽管上头的 TSMC 图片还描述了每个块（block）一个库，但 FinFLEX 方法的独到性在于多个库和多个轨说念高度将在一个块中搀和。 将支抓 2:1 加 2:2 库和 2:2 加 3:2 库组合。

台积电示意， “在一个块中启用不同的单位高度（在单独的行中）以优化 PPA。N3E 中的 FinFLEX 蚁集了新的想象规则、新的布局技艺以及对 EDA 实施历程的要紧改革。”

信服会有更多对于 FinFLEX 和一般想象历程变化的信息。另一方面，需要有新的方法来：

一、floorplanning

为一个block贪图两种不同业高的百分比组合

不同库行中单位的连络诈欺率百分比以终了可布线性（包括用于decap fill的 open cells）

对于具有权臣百分比的低功率单位的块的 PDN“减少”方法

block的布局贪图迭代次数（通过物理轮廓）以达到闭合

二、physical synthesis

合成将何如改善要害信号的时序

为了改善高负载信号的时序，轮廓往往会将库中的单位分派更新为下一个更高的驱动强度——举例，NAND2_1X 到 NAND2_2X。

对于 FinFLEX，第二个库提供了其他选项——举例，对 NAND2_1X_2:2 的更新是使用 NAND2_2X_2:2 如故 NAND2_1X_3:2。然则，如若采选后者，则需要将新单位“重新均衡”到块平面图中的不同业。这些采选的性能和输入/输出线负载的灵验变化在物理轮廓期间难以算计（更无谓说不同库单位的输出上涨与下落的特定 RDLY 和 FDLY 延伸转机可能会不同地缩放）。

探究到要使用的特定触发器单位（specific flop cells ）时，单位采选选项变得愈加复杂，不仅探究到clock-to-Q 延伸的各异，还探究到素养和保抓时辰特色以及输入时钟负载。寄存器中的各个触发器位在归并库中使用不同的驱动强度（并舍弃在土产货）与将寄存器位重新均衡到对应于不同库采选的行比较，什么时候会更好？

三、子块级IP集成

块往往包含好多小的硬核 IP 宏，举例寄存器文献（往往由寄存器文献生成器提供）。由于越过单个块的单位行高度不均匀，这些硬核 IP 宏将何如想象和舍弃？

四、物盼愿象期间的时序/功耗优化

与物理轮廓模块构建（physical synthesis block construction）选项访佛，在物盼愿象历程的时序和功率优化法子中，单位采选将濒临不毛的决定。举例，如若一个单位不错镌汰其分派的驱动强度以省俭功耗，同期仍然甘心时序，是否会探究改变库采选，从而重新均衡行？单位格位置的变化会抵赖优化吗？

五、临了但最蹙迫的是，启用 N3E FinFLEX 是否会产生新的 EDA 许可用度？

（几年前，我往常老板的 CAD 部门司理在许可证成本加法器上大行其说念，以终了多神态条件的布局和布线。鉴于支抓 FinFLEX 所需的大都 EDA 投资，历史可能会重演，加多许可证功能成本.)

FinFLEX 方法无疑提供了一些兴趣兴趣的选项。望望这种方法何如演变将很是兴趣兴趣。

模拟想象迁徙自动化

临了，台积电简要强调了他们在协助想象东说念主员将模拟/搀和信号电路和布局迁徙到更新的工艺节点方面正在进行的责任。

具体来说，台积电界说了一组“模拟单位”，大致采选现存旨趣图、重新映射到新节点、评估电路优化和迁徙布局，包括自动布局和（PG + 信号）布线。

N5/N4 和 N3E 的模拟单位库的界说仍是完成成人网址大全导航，后续支抓 N7/N6。TSMC 展示了一个通过迁徙历程的运算跨导放大器 (OTA) 示例。