台積電最新披露,面向1.4奈米級晶片的A14製程研發進展順利,關鍵性能指標和測試晶片良率在最近三個月明顯提升。目前,A14的器件性能完成度和256Mb SRAM測試晶片良率均已接近90%。
按照台積電規劃,A14預計於2028年下半年進入量產,主要面向高端智慧型手機、個人計算裝置以及AI和高性能計算晶片。台積電表示,目前相關客戶的參與度較高,部分客戶的晶片設計流片工作已經提前展開。
三個月內良率明顯提高
台積電在今年4月披露時,A14的目標器件性能完成度超過85%,256Mb SRAM測試晶片良率超過80%。
到了7月,這兩項資料均已接近90%。這意味著,短短約三個月內,器件性能進一步提升,SRAM測試晶片良率也提高了接近10個百分點。
作為對比,台積電第一代GAA奈米片工藝N2在類似研發階段的SRAM測試晶片良率僅超過50%,後來經過約一年才提升到80%以上。雖然不同工藝的測試條件不能完全直接比較,但目前的資料表明,A14的成熟速度明顯快於當年的N2。
一個重要原因是,N2是台積電首次使用GAA環繞柵極奈米片電晶體的工藝,而A14採用第二代GAA電晶體。台積電可以直接利用N2研發和量產過程中積累的電晶體設計、材料和製造經驗,減少新工藝匯入時遇到的問題。
性能提升10%至15%
A14將結合台積電第二代GAA奈米片電晶體和新的標準單元架構,重點改善晶片性能、功耗和電晶體密度。
與N2相比,台積電預計A14可以實現:
在相同功耗和電晶體數量下,性能提高10%至15%;在相同性能和晶片複雜度下,功耗降低25%至30%;混合晶片設計的電晶體密度提高約20%,純邏輯晶片密度提高約23%。
這些提升意味著,晶片廠商可以在相近的晶片面積和功耗下放入更多計算單元,也可以在保持性能不變的情況下,降低晶片執行階段的耗電和發熱。
AI與手機客戶都在推進設計
台積電CEO魏哲家表示,公司已經看到來自智慧型手機和HPC、AI領域客戶的強烈興趣。目前,客戶的新晶片流片工作正在進行,而且整體進度快於原定計畫。
A14雖然沒有採用台積電的Super Power Rail背面供電技術,但仍獲得了AI和高性能計算客戶的關注。這說明,對於部分AI晶片來說,第二代GAA電晶體帶來的性能、功耗和密度提升,已經具有較強吸引力。
不過,接近90%的SRAM測試晶片良率,並不代表複雜CPU、GPU或者AI加速器的最終產品良率也能達到90%。SRAM測試結構較為規則,主要用於評估工藝缺陷密度和製造一致性,複雜商業晶片還需要經過更長時間的驗證。
從目前進度看,A14的研發風險正在降低。若後續複雜晶片驗證、設計工具和客戶產品開發均能按計畫完成,A14正式量產時的初期良率可能好於以往新工藝,甚至存在提前進入大規模製造階段的可能。但台積電目前給出的正式量產時間仍是2028年下半年。 (費曼的AI實驗室)
