台積電於2日舉辦一年一度的技術論壇，台積電總裁魏哲家揭示了幾個新的製程進度，同時也亮相特殊技術、3DFabric先進封裝與晶片堆疊的創新成果。
魏哲家表示，在美國亞利桑那州斥資120億美元的5奈米廠，目前正在興建中，預計於2024年投入量產。他也強調，「台積電在未來3年投入1千億美元，將有足夠產能，實際行動回應客戶的支持，台積電絕對不會有自己的終端產品與客戶競爭！」
在演說開始，魏哲家首先指出AI協助科學家完成蛋白質摺疊分析破解3D結構，且在大數據、機器學習的進步下，蛋白質結構破解得益於高效能運算（HPC）的支持；然而從網路通訊、遊戲到資料中心都擁有強大的運算需求，半導體技術已成為HPC的必需。
「目前光是資料中心就佔全球用量的1%以上，估計到2030年會再成長數倍。」他舉出業界中比較悲觀的預測，假設摩爾定律失效，半導體產業是否能兼顧運算和耗能的優化需求？「我們有能力接受這個挑戰嗎？Yes，we can！」
先進邏輯製程，分別要解決什麼應用挑戰？
魏哲家表示，在目前台積電提供的邏輯技術中，最先進的製程也已從7奈米交棒給5奈米，也將很快由3奈米繼承。且5奈米技術的良率超越預期，在晶圓18廠量產的應用涵蓋智慧手機、高速運算、物聯網等，去年也出貨逾50萬片；而5奈米製程大量使用EUV（極紫外光微影製程），台積電將持續提高EUV的生產效能。
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針對車用領域，台積電也推出了5奈米家族的最新「N5A」製程，可支援AI導向先進駕駛輔助系統（ADAS）和數位駕駛介面。N5A可說是將現今超級電腦使用的相同技術帶入車輛中，搭載和5奈米相同的運算效能、功耗效率與邏輯密度，同時獲得了汽車等級認證。目前5奈米生態系統已準備就緒，預計於2022年第3季問世。
針對同屬5奈米家族的4奈米，魏哲家表示，藉由減少光罩層，以及5奈米與幾近相容的設計法則，進一步提升了效能、功耗效率、以及電晶體密度。自從在去年的技術論壇公布後，開發進度相當順利，預計將於今年第3季開始試產，也比原先規劃的時程提前一季。
3奈米方面，台積電也已完成支援智慧型手機和HPC應用的N3平台。魏哲家指出，相較於5奈米技術增快了15%、功耗降低30%，邏輯密度更是增加達70%。他補充，在仔細評估客戶需求後，3奈米將持續採用FinFET（場效電晶體）製程，預計於明年下半年在晶圓18廠量產，「它也將成為世界上最先進的技術！」
N6RF－支援 5G 時代的先進射頻技術
相較於4G，5G智慧型手機需要更多的矽晶面積與功耗，才能支援更高速的無線數據傳輸；且晶片尺寸越來越大，也在智慧型手機中與電池爭取空間。有鑒於此，台積電今日宣布推出N6RF製程，將先進的6奈米的邏輯製程所具備的功耗、效能、面積優勢，可以通通帶入到5G射頻（RF）與WiFi 6/6e解決方案中。
魏哲家指出，相較於前一世代的16奈米射頻技術，N6RF電晶體的效能提升超過16%。此外，N6RF針對6GHz以下及毫米波頻段的5G射頻收發器，也可大幅降低功耗與面積，同時滿足效能、功能與電池壽命。同時，N6RF製程也將用來強化支援WiFi 6/6e的效能與功耗效率。
先進封裝、特殊製程與綠色製造，台積電如何因應挑戰？
台積電自去年宣布推出3D IC技術平台「3DFabric」，展現其在先進封裝的實力。魏哲家也在論壇中提出，將持續擴展由3D矽堆疊及先進封裝技術組成的3DFabric 系統整合解決方案。
針對高效能運算應用方面，台積電將在今年提供更大的光罩尺寸，來支援整合型扇出暨封裝基板 (InFO_oS) 及 CoWoS 封裝解決方案，運用範圍更大的佈局規畫來整合小晶片及高頻寬記憶體。此外，系統整合晶片之中晶片堆疊於晶圓之上 (CoW) 的版本，也預計在今年完成7奈米對7奈米的驗證，將會在明年於嶄新的全自動化晶圓廠開始生產。
針對行動應用方面，台積電也推出InFO_B解決方案，將行動處理器整合於輕薄精巧的封裝之中，提供強化的效能與功耗效率；且行動裝置製造廠商封裝時，該解決方案也能支援所需的動態隨機存取記憶體堆疊。
而台積電3DFabric平台旗下最新成員的「SoIC」，是業界第一個高密度3D小晶片 (chiplet) 堆疊技術，可將不同尺寸、功能、節點的晶粒進行異質整合，魏哲家表示:「未來若要追求更好的運算效率、更大的資訊頻寬、更小的面積尺寸、更好的成本效益，3D 小晶片堆疊會是最好的選擇！」 他也指出，SoIC將於2022年小量投產，同年年底將有5座3DFabric專用的晶圓廠。
在特殊製程方面，魏哲家強調，台積電致力為廣泛的應用提供同級最佳的特殊製程技術，包括RF/連網、CMOS影像感測以及電源管理技術。「過去10年來，台積電在特殊製程技術方面實現了雙位數的成長，這也奠基於我堅定承諾持續投資特殊製程技術的開發。」魏哲家指出，為客戶創造獨特的差異性，同時擁有完善的智慧財產權保護系統，因此台積電提供技術的客製化服務。
攤開數據來看，台積電在過去兩年為支援技術和製造能力的總投資就增加4倍之多。光是2020年，台積電就運用了超過280項技術，為500多個客戶生產超過1萬多種產品。
最後，在台積電推動的綠色製造成果，魏哲家表示，台積電在去年成為首家RE100的半導體公司，且承諾到2050年，公司所有廠房和辦公室將100%使用再生能源。「到去年為止，我們已購買了1.2百萬瓩的再生能源，約佔總用電量的7%。」魏哲家表示，台積電在今年開始建造業界首座零廢棄物製造中心，預計將於2023年進行試產，將採用最先進的回收和純化製程，將廢棄物轉化為電子級化學品。
責任編輯：錢玉紘
