台积电 A14 制程进展超预期:1.4nm 工艺性能良率双双逼近 90%

台积电 A14 制程进展超预期:1.4nm 工艺性能良率双双逼近 90%

台积电本周在财报电话会上更新了 A14(1.4 纳米级)制程的开发进度。两个核心指标都接近 90%:内部类产品测试载具的器件性能已经接近目标水平的 90%,256Mb SRAM 良率也接近 90%。

台积电总部大楼

三个月前,这两项数据还分别是超过 85% 和超过 80%。器件性能三个月提升了约 5 个百分点,SRAM 良率提升了近 10 个百分点。A14 预计 2028 年下半年量产,距离量产还有大约两年半。

进度大幅领先同期 N2

要理解 A14 当前进度的含金量,需要和上一代 N2(2 纳米)在相同开发阶段的表现对比。

N2 是台积电首项采用 GAA(全环绕栅极)纳米片晶体管的制程。2023 年 4 月,N2 在与 A14 当前相同的开发阶段时,器件性能刚过 80%,256Mb SRAM 测试芯片良率只有 50% 出头。N2 花了大约一年时间,才在 2024 年 4 月把这两个数字推到 90% 和 80% 以上。

A14 只用了三个月,就从超过 85% 和超过 80% 推进到双双接近 90%。不同制程的开发节奏不能简单横向比较,但现有数据足以说明 A14 的成熟速度明显快于 N2。

A14 与 N2 制程参数对比信息图

差距来自 GAA 经验积累

A14 进度大幅领先 N2 的根本原因,在于 GAA 纳米片晶体管技术的经验积累。

N2 是台积电第一代 GAA 制程。2023 年开发时,台积电在 GAA 器件的设计、制造和良率提升上还缺乏经验,大量时间花在解决全新的工艺问题上。GAA 架构相比此前主流的 FinFET(鳍式场效应晶体管)有根本性的结构变化:栅极完全包围沟道,对工艺精度和材料控制的要求显著提高。

A14 采用第二代 GAA 纳米片晶体管配合全新标准单元架构。台积电可以直接复用 N2 在设计优化、制程调试和产能爬坡过程中沉淀的全部经验。这种代际经验传递是半导体制造行业的常见规律:每一代新架构的首个制程承担学习成本,后续制程受益于经验曲线。

A14 相对 N2 的性能目标

根据台积电公布的官方目标,A14 相对 N2 的提升集中在三个方向:

指标提升幅度测试条件
性能+10% 至 +15%同功耗、同晶体管数量
功耗-25% 至 -30%同频率、同设计复杂度
逻辑晶体管密度+23%标准单元架构优化
混合设计密度约 +20%混合设计场景

性能、功耗、密度三项指标同时提升,是先进制程迭代的典型目标。其中功耗降低幅度(25% 至 30%)对移动设备和数据中心都具有重要意义:移动设备续航更长,数据中心散热和电费开支显著下降。

256Mb SRAM 良率的含义

256Mb SRAM 良率是半导体行业衡量制程成熟度的关键测试指标。SRAM 单元结构高度重复,对缺陷密度和制程均匀性非常敏感,常被用作制程开发早期的探路指标。

但需要注意的是,256Mb SRAM 取得较高良率,只能证明高度重复的测试结构拥有较低的缺陷密度和良好的制程均匀性,不能直接说明商用处理器也能达到相同的功能良率和参数良率。商用芯片的逻辑部分远比 SRAM 阵列复杂,需要更多的制程调优才能达到可量产的良率水平。

客户反应和量产节奏

CEO 魏哲家在电话会上透露,智能手机、AI 和高性能计算三大领域的客户均对 A14 表现出强烈兴趣,并已积极参与开发。客户的新设计流片工作正在推进,进度快于原计划。

距离 2028 年下半年预计量产还有两年半,A14 的器件性能和 SRAM 良率已经接近 90%。只要客户设计及时完成,台积电有可能提前启动大批量生产,或在量产初期就实现高于通常水平的功能良率和参数良率。

A14 进度大幅领先同期 N2,背后是台积电在 GAA 架构上积累的代际经验。随着量产时间临近,A14 有望在 2028 年下半年为智能手机、AI 加速器和高性能计算芯片提供显著的性能和能效提升。


来源:Tom's Hardware · 新浪财经(IT之家编译)