台积电公布1.4纳米技术:二代环绕栅极晶体管、全节点,2028量产


台积电公布1.4纳米技术:第二代环绕栅极晶体管、全节点优势,2028年量产



台积电公布了其 A14(1.4 纳米级)制造技术,并承诺该技术在性能、功耗以及晶体管密度方面将较其 N2(2 纳米)工艺有显著提升。在周三举行的 2025 年北美技术研讨会上,该公司透露,新制程将采用第二代环绕栅极(GAA)纳米片晶体管,并借助 NanoFlex Pro 技术实现更高的灵活性。台积电预计 A14 将于 2028 年投入量产,不过初期版本不采用背面供电技术,而带有背面供电技术的版本计划在 2029 年推出。

“ A14 是我们全节点的下一代先进硅技术,”台积电业务开发与全球销售高级副总裁、副首席执行官凯文·张(Kevin Zhang)表示,“如果对比 N2 工艺来看,在速度方面提升幅度最高可达 15%,功耗降低 30%,逻辑密度达到整体芯片密度的 1.23 倍,即便对于混合设计而言,也至少达到 1.2 倍。所以,这确实是一项非常了不起的技术。”


(图片来源:台积电)


台积电的 A14 是一项全新的工艺技术,它基于该公司的第二代环绕栅极场效应晶体管(GAAFET)纳米片晶体管以及全新的标准单元架构,从而实现性能、功耗和制程微缩方面的优势。台积电预计,与 N2 工艺相比,在相同的功率和复杂度条件下,A14 能够带来 10% 至 15% 的性能提升;在与 N2 工艺相同的频率以及晶体管数量下,功耗可降低 25% 至 30%;对于混合芯片设计和逻辑芯片而言,晶体管密度分别可提高 20% 至 23%。由于 A14 是一个全新的制程节点,与 N2P(利用 N2 的知识产权)以及集成了背面供电技术的 A16 相比,它将需要新的知识产权(IP)、优化方案以及电子设计自动化(EDA)软件。


台积电新制程技术的宣传性能功耗与面积(PPA)改进情况

Row 0 - Cell 0

A16 vs N2P

N2X vs N2P

A14 vs N2

A14 SPR vs N2

Power(功耗)

-15% ~ -20%

lower(更低)

-25% ~ -30%

lower(更低)

Performance(性能)

8% - 10%

10%

10% - 15%

higher(更高)

Density*(晶体管密度)

1.07x - 1.10x

?

1.2x

denser(更密集)

Transistor(晶体管技术)

GAA(环绕栅极场效应晶体管)

GAA(环绕栅极场效应晶体管)

2nd Gen GAA(第二代环绕栅极场效应晶体管

2nd Gen GAA(第二代环绕栅极场效应晶体管

Power Delivery(供电技术)

SPR(背面供电

Front-side w/ SHPMIM (?)(正面供电搭配

Front-side w/ SHPMIM (?)(正面供电搭配)

SPR(背面供电

HVM(大规模量产时间)

H2 2026(2026下半年)

2027

2028

2029

*Chip density published by TSMC reflects 'mixed' chip density consisting of 50% logic, 30% SRAM, and 20% analog.
**At the same area.
***At the same speed.

与A16不同(但和N2、N2P一样),A14不具备超级电源轨(SPR)背面供电网络(BSPDN)。这使得该技术能够面向那些无法从BSPDN中获得显著效益的应用——而BSPDN会增加额外成本。有许多客户端、边缘端以及特定领域的应用,能够借助台积电第二代环绕栅极纳米片晶体管实现额外的性能提升、更低的功耗以及更高的晶体管密度,但这些应用并不需要高密度的电源布线,采用传统的正面供电网络就足够了。


图片来源:台积电

“这项技术还采用了我们的……NanoFlex Pro技术,这其实就是设计技术协同优化(DTCO),它能让我们以极为灵活的方式设计产品,助力设计师实现最佳的功率与性能表现。”张(Kevin Zhang)说道,“该技术将于2028年投入量产。这一技术的首个版本不配备背面电源轨。”

当然,台积电深知那些开发高性能客户端和数据中心应用的客户的需求,因此计划在2029年推出配备SPR背面电源轨的A14版本。目前,该公司尚未披露这一工艺技术的确切名称,不过按照台积电的传统命名规则,合理推测它可能会被命名为A14P。展望未来,预计在2029年之后的某个时间,A14会推出性能最强(A14X)和成本最优(A14C)的版本。

台积电A14系列工艺技术的关键优势之一在于其NanoFlex Pro架构,该架构能让芯片设计师对晶体管配置进行精细调整,从而针对特定应用或工作负载实现最佳的功率、性能和面积(PPA)指标。在不采用Pro FinFlex技术的情况下,开发者可以在一个模块内混合搭配来自不同库(高性能、低功耗、高面积效率)的单元,以此优化性能、功率和面积。台积电尚未披露NanoFlex与NanoFlex Pro之间的明确技术差异细节,所以我们只能猜测新版本是否能对单元甚至晶体管实现更精细的控制,或者是否会提供更出色的算法和软件增强功能,从而加快对晶体管级权衡的探索和优化进程。

台积电计划在2028年实现基于A14工艺技术的芯片量产,不过该公司并未提及会在当年上半年还是下半年启动A14的高量产制造。考虑到A16和N2P将在2026年下半年(即2026年末)启动高量产制造,并于2026年上市,我们感觉A14可能会在2028年上半年实现量产——届时正好能满足下半年推出的客户端应用的需求。

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更新时间:2025-04-25

标签:栅极   晶体管   量产   纳米技术   功耗   节点   背面   密度   效应   芯片   性能   技术   科技

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