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台積電1.6nm:棄High NA曝光 力圖穩中求勝

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林宗輝╱北美智權報 編輯部

台積電A16製程節點是其首個整合納米片電晶體(nanosheet)以及背面供電技術Super Power Rail的節點,特別適合高性能計算(HPC)及人工智慧(AI)應用,可以認為是台積電N2P製程的強化版。而最特別的是,台積電並沒有為此製程準備High-NA(高數值孔徑) EUV機台,而是準備採用現有的EUV設備進行生產,相較之下,包含英特爾與三星等競爭對手都將在類似的製程節點使用High-NA EUV機台。

英特爾原本計劃在20A(2奈米)製程導入類似的PowerVia技術,但後來決定延後到14A製程才全面採用。三星背後供電技術(BSPDN)也是三星追逐先進製程的殺手鐧。根據先前南韓媒體報導,三星代工部門技術長 Jung Ki-tae Jung 曾宣布,2027 年將背後供電技術用於 1.4 奈米製程。

台積電此舉無疑為英特爾和三星帶來了競爭壓力。雖然英特爾在High-NA EUV技術上搶先一步,但能否趕上台積電的商業化進度還有待觀察。三星也需要加緊腳步,儘快在先進製程上取得突破,才能維持市場地位。從競爭的角度來看,台積電選在此時推出A16製程,可說是搶得先機,進一步鞏固了技術優勢。

技術創新與成本考量,台積電權衡之道

除了A16,台積電也正在積極開發下一代的A14製程,目標是要再度提高速度、降低功耗、增加密度並控制成本。台積電在2023年的年報中提到,A14製程的開發已經有了良好的進展,未來會持續探索新一代的極紫外光(EUV)曝光技術,持續推動摩爾定律(Moore's Law)。

值得注意的是,英特爾已經開始採用ASML的High-NA EUV曝光設備,並打算在18A製程探索如何有效運用,再於14A製程全面採用。相比之下,台積電則表示A16製程並不需要這項新技術,同時也暗示他們有信心在不增加曝光複雜度的情況下,將現有EUV曝光設備的解析度推進到1.3奈米以下。

事實上,去年台積電就成功地透過調整光阻材料、光罩製程等方式,在提升先進製程的臨界尺寸與圖形精度的同時,還降低了缺陷密度。展望未來,台積電還計劃開發新的光罩材料與製程,以支援A14以下的先進製程。考慮到High-NA EUV設備成本高昂,一台售價將繼4億美元,在現有Low-NA EUV設備尚有最佳化空間的情況下,台積電選擇審慎評估投資時機,無疑有助於控制成本,提高性價比。

雖有部分分析機構質疑,台積電在High-NA EUV技術上的觀望,可能會讓他們在未來的競爭中處於劣勢。要知道,英特爾、三星無不積極導入該項技術,力求在更先進的製程節點上搶佔先機。但考慮到台積電一向標榜是在穩定中求進步,不像其競爭者往往為了搶得鎂光燈而紙面量產,但實際上往往都不可用,導致客戶的信任危機,甚至因而失去訂單,業界普遍對台積電仍抱持更大希望。

供應鏈新挑戰與潛在市場風險

對於上游供應鏈來說,台積電、英特爾、三星之間的競爭將進一步刺激對EUV曝光設備的需求,尤其是獨家供應商ASML。不過考慮到High-NA EUV設備的產能有限,如何在三大晶圓代工龍頭之間分配,勢必成為一大挑戰。ASML需要在滿足客戶需求和維持自身獲利之間取得平衡,這對其經營策略和產能規劃都提出了更高的要求。有分析師指出,ASML可能需要在未來幾年內大幅擴充High-NA EUV設備的產能,以滿足客戶日益增長的需求。但這也意味著ASML必須承擔更高的資本支出和技術風險。

儘管外界普遍看好台積電1.6奈米製程的前景,但我們也不能忽視潛在的市場風險。首先,背面電源技術在量產時可能面臨良率、成本等方面的挑戰,能否順利克服還有待觀察。再者,AI晶片的需求能否如預期般強勁,也存在一定的不確定性。倘若需求不如預期,可能會影響台積電的營收表現和投資回報率。

此外,地緣政治的變數也需要關注。由於美中競爭加劇,台積電在美國亞利桑那州設廠的進度將可能受到更大壓力,而中國方面則積極發展自主半導體產業,甚至在沒有EUV設備的狀況下發展先進製程,試圖擺脫對台積電的依賴,這對台積電的市場佔有率構成一定威脅。

台積電的未來之路:機遇與挑戰並存

台積電1.6奈米製程的推出,無疑將在半導體產業掀起新的競爭浪潮。儘管台積電在先進製程技術上保持領先,但英特爾、三星等對手也絕非省油的燈。未來幾年,先進製程的競賽只會越發激烈,誰能在技術創新、成本控制、客戶服務等方面佔得先機,誰就能在市場上取得優勢地位。

對台積電而言,1.6奈米製程只是起點,而非終點。隨著摩爾定律的推進,半導體技術將不斷突破物理極限,這對製程工藝的創新提出了更高的要求。與此同時,隨著半導體產業的戰略地位日益凸顯,地緣政治的影響也將越來越大。台積電必須在技術、市場、政治等多個維度上保持敏銳的嗅覺,及時調整策略,才能在變局中立於不敗之地。

也因此,為了穩中求勝,台積電1.6奈米製程可能複製過去前進7nm的過程,以更低成本的量產技術過渡,一方面降低量產困難度,一方面也要爭取客戶的支持,隨後再引入新曝光技術以進一步降低成本,相較於競爭對手為了急於跨過技術門檻而採用更高成本的解決方案,台積電的策略可說是更為四平八穩。

台積電經過多年的經驗累積,已然成長為全球最大的晶圓代工廠,但這絕非終點,而是新的起點。站在下一個十年的起跑線上,面對各類以AI為主軸的新興半導體應用需求的不斷勃發,台積電將如何繼續引領半導體產業的發展,我們拭目以待。

作者:林宗輝
現任:北美智權報資深編輯
學歷:大葉大學
經歷:電子時報半導體資深分析師

MIT Techreview 中文版研究經理

財訊雙周刊撰述委員

美國波士頓Arthur wood 投資顧問公司分析師

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