台积电在生成式AI从创新周期迈入工业规模化之际,公布其HPC平台技术蓝图,目标在2029年将AI芯片算力提升至2024年的50倍。高效能运算业务开发处处长李湘指出,AI运算需求每年暴增5倍,算力与记忆体频宽成为核心瓶颈,台积电将整合先进制程、3DFabric与矽光子技术应对。
在逻辑制程方面,台积电全面转向奈米片架构,继N2、A16之后,规划2028至2029年进入A14等埃米制程。3D堆叠SoIC自2023年量产以来,互连密度较传统2.5D高出56倍,预计2026年推出N2P-on-N3P,2029年达到A14-on-A14,间距微缩至4.5微米。CoWoS封装则计划2026年量产5.5倍光罩(搭载12颗HBM3E/4,良率超98%),2028年备妥9.5倍光罩技术,2029年迈向大于14倍光罩、整合24颗HBM的超大规格。
面对记忆体频宽墙,HBM堆叠层数从8、12层向上攀升。进入HBM4后,介面频宽翻倍至2048-bit,台积电采用N12制程打造基础晶片,功耗降低超45%且频宽增2.5倍;未来导入N3制程将进一步提升频宽与能效。台积电预估2029年整体记忆体频宽将成长34.6倍。
矽光子技术COUPE是突破铜线传输极限的关键。传统铜线在高频下损耗严重,COUPE通过SoIC将电晶片3D堆叠于光晶片上,接合间距仅2-4微米,在112Gbps下传输损耗仅0.06dB(远低于微凸块的1.38dB),延迟缩短至10-20奈秒。预计2026年量产首款200Gbps微环调变器(频宽密度0.5 Tbps/mm),2030年达到4 Tbps/mm频宽密度。
矽光子设计挑战大,需克服温控、高频毫米波与光路对准等问题。台积电推出光学PDK,建立等效电路使设计者能在电子域进行光电共模拟,并通过DRC、LVS与热模拟全流程自动化,提升3D IC开发效率。李湘强调,台积电已完整建构先进制程、3DFabric、矽光子与自动化设计的生态系,将成为驱动下一波AI工业规模化浪潮的核心引擎。