2025台积电北美技术研讨会（四）：台积电2025技术蓝图与全球半导体市场前瞻

下面，我们将聚焦台积电对2025年全球半导体市场的观察与展望。

SemiVision将深度解析台积电对2025年半导体市场趋势的见解，将讨论延伸至多个核心主题：

• 从5G到6G演进的射频元件需求：剖析台积电针对次世代无线通讯（RF）应用的制程技术方案

• Wi-Fi技术演进：在Wi-Fi 7与Wi-Fi 8发展背景下探讨台积电对应的制程平台

• 汽车市场解决方案：检视台积电针对车用领域的制造与封装策略，涵盖电动车与先进驾驶辅助系统（ADAS）中的MCU、SoC与PMIC应用

• 硅光子解决方案：介绍台积电在硅光子整合与共封装光学（CPO）技术的最新进展

• 先进封装技术：更新台积电如何将3D IC概念融入先进封装应用，持续进化CoWoS平台

此外，台积电在本届研讨会中特别强调特殊技术（Specialty Technologies）的重要性，呼应产业"超越摩尔定律"（More-than-Moore）发展趋势，具体领域包括：

• 高压（HV）应用：涵盖车用电源管理、工业控制与智慧能源系统

• CMOS影像感测器（CIS）技术：针对高解析度、低功耗与高动态范围（HDR）成像应用提出创新方案

这些讨论不仅延续2024年北美技术研讨会主题，今年更深入技术细节与应用场景，进一步展现台积电在半导体产业各领域的全方位布局与持续领导地位。

2025年半导体市场展望：健康增长与结构转型

根据最新预测，2025年全球半导体市场可望实现约10%的年增长率，维持稳健健康的发展态势。此增长动能源于高效能运算（HPC）、智能手机、车用电子、物联网与新兴应用领域同步推进，形成多元化且具韧性的市场结构。

细究市场预测数据可见，2025年相较2024年除整体市场规模持续扩大外，各应用领域份额将出现微妙但关键的结构性位移：

高效能运算（HPC）：领涨核心引擎

涵盖AI训练/推论加速器、超级电脑与高效能伺服器的HPC领域，将成为2025年半导体需求增长的首要引擎。生成式AI模型的持续扩张，正推动对高运算密度、高带宽互连与HBM等高速记忆体解决方案的需求，使HPC在整体市场占比持续提升。

智能手机：稳定市场基盘

虽然智能手机产业趋于成熟，但AI优化手机、影像处理能力提升、6G技术初期部署，以及折叠式装置与沉浸式AR/VR设备等新型态终端兴起，将持续支撑该领域半导体需求增长，维系整体市场稳定。

车用电子：新兴支柱领域

在自动驾驶技术进步、电动车渗透率提升与智能座舱系统普及驱动下，车用半导体市场将于2025年加速增长。对高性能感测器、车用AI运算平台、电池管理系统（BMS）与V2X通讯晶片的需求，将持续扩大车用领域在半导体产业的重要性。

物联网（IoT）：稳健增长贡献者

包含智能家居、智能制造与智慧城市等IoT应用，将持续带动微控制器（MCU）、感测器与边缘AI晶片需求。尽管市场规模相较HPC与智能手机较小，但IoT领域将保持稳定增长，为半导体市场提供重要基础支撑。

新兴应用：潜力蓄积领域

AR/VR设备、穿戴装置、量子运算与智慧医疗等新兴领域正逐步发展。虽然当前市场占比仍有限，但具备长期增长潜力，并对先进制程节点、特殊感测技术与异质整合平台提出新挑战。

综观全局，2025年全球半导体市场将在"健康增长"轨道上持续扩张，其结构正逐步转向更高比重的高效能运算与车用电子领域。这种结构性转变意味着整个产业链技术门槛将持续提高，包括更先进制程节点、精密封装技术（如CoWoS®与SoIC®）、异质整合平台，以及日益复杂的系统设计需求。随着AI驱动时代加速到来，半导体产业将在2025年迎来关键的结构性转折点。

无线通讯演进与台积电射频制程蓝图：构筑全域智能互联基础

随着全球数位化浪潮加速，无线通讯技术正以前所未有的速度演进，推动社会迈向"全域智能互联"（Pervasive Connected Intelligence）时代。从3G、4G、5G到即将到来的6G世代，每一代技术不仅带来更高资料传输速率，更显著降低延迟，持续重塑产业与生活样貌。与此同时，Wi-Fi标准亦快速演进——从Wi-Fi 4到即将问世的Wi-Fi 8——持续拓展频宽并提升使用体验。

蜂窝无线技术演进历程

• 3G时代（2000年代初期）：提供约384Kbps资料速率与逾100ms延迟，主要支援语音与基础资料服务

• 4G时代（2010年代）：将资料速率提升至300Mbps，延迟降至50ms以下，推动智能手机与行动网路服务爆发

• 5G时代（2020年代）：实现超过10Gbps资料速率与低于10ms延迟，催生云端游戏、AR/VR、智能制造与自动驾驶等新应用

• 6G时代（约2030年）：预期将提供高达200Gbps极速与低于1ms延迟，开启沉浸式体验、即时全球互联与智慧社会基础建设

Wi-Fi技术演进历程

• Wi-Fi 4（802.11n）：提供最高300Mbps速率，支援HD影像串流与家庭网路

• Wi-Fi 5（802.11ac）：将速率提升至1.7Gbps，增强多设备连接能力

• Wi-Fi 6（802.11ax）：再进化至2.8Gbps，优化高密度环境网路效能，实现物联网与智能建筑应用

• Wi-Fi 7（802.11be）：现正加速开发，目标速率达5.7Gbps并显著降低延迟

• Wi-Fi 8（未来标准）：瞄准10Gbps速率，满足未来AR/VR、智能工厂与沉浸式娱乐体验需求

台积电射频制程技术蓝图

为支援无线通讯技术快速演进，台积电正持续推进射频（Radio Frequency）制程技术平台。从早期0.18μm、N65（65nm）、N28（28nm）等节点，逐步推进至N16（16nm）、N7（7nm），现更发展至N4P（4nm），并规划N3C（3nm）制程以支援未来6G与次世代Wi-Fi应用。

台积电射频技术蓝图主要特点包括：

• 持续微缩制程节点：实现更高频率、更低功耗与更小尺寸射频元件设计

• 针对高频应用制程创新：特别通过材料与制程优化应对毫米波与未来6G太赫兹（THz）频段挑战

• 结合先进封装技术：运用InFO、CoWoS与SoIC平台提升射频模组系统效能、功耗表现与微型化程度

通过制程与先进封装双轨创新，台积电正成为次世代无线通讯版图的关键赋能者。

未来HPC与AI技术平台：台积电的异质整合蓝图

随着高效能运算（HPC）与人工智慧（AI）应用对运算性能、带宽、能耗效率与延迟要求持续提升，传统单晶片架构已渐显不足。对此，台积电提出结合大型中介层、3D堆叠、先进硅光子与共封装光学（CPO）技术的次世代平台，为未来HPC与AI系统提供全方位高效异质整合解决方案。

核心技术要素

1.基于光罩尺寸的大型RDL中介层

台积电采用大型重分布层（RDL）中介层作为基础载体，支援多芯片粒（Chiplet）与高频宽记忆体（HBM）整合。中介层内更嵌入本地硅互连（LSI）、整合式电压调节器（IVR）与深沟槽电容（DTC）等主动/被动元件，提升系统层级信号完整性（SI）与电源完整性（PI）。

2.3D堆叠与SoIC™技术

通过SoIC™平台实现多运算芯片粒立体互连，达成高速低功耗的晶粒间通讯。此架构不仅缩短讯号路径，更提升运算密度与效率，同时支援不同制程节点异质整合，赋予系统设计更高灵活性。

3.高效能记忆体整合

通过并列或立体堆叠方式整合HBM模组，系统可实现超高带宽与低延迟资料存取，此特性对AI模型训练与HPC密集型工作负载至关重要，使记忆体成为次世代架构基础支柱。

4.共封装光学（CPO）与硅光子技术

为解决AI集群与资料中心内部带宽与功耗瓶颈，平台整合CPO架构，将硅光子模组直接嵌入封装。通过光纤互连，CPO相较传统电气互连可实现显著提升的资料传输率与更低能耗，同时缓解散热管理挑战。

嵌入式元件

在大型中介层内，台积电整合多项嵌入式元件，包括

• 主动晶粒（Active Die）：嵌入式主动芯片实现本地化运算与控制

• 本地硅互连（LSI）：高密度高速互连的微型硅桥接

• 整合式电压调节器（IVR）：就近供电提升电源传输稳定性

• 深沟槽电容（DTC）：增强瞬时供电能力与抑制电压波动的深槽电容

这些整合技术共同确保系统在高运算负载下的卓越性能、功耗效率与运作可靠性。

台积电未来HPC/AI平台不仅展现其在异质整合与系统级创新的领导地位，更直指资料密集与运算密集时代核心挑战。通过结合大型中介层、3D堆叠、高效能记忆体整合与硅光子CPO方案，台积电正为次世代AI训练中心、超级电脑与云端基础架构，打造出高效能、高扩展性与能源优化的技术路径，巩固其在高效运算平台演进的关键地位。

车用半导体新纪元：倍增硅含量驱动智能驾驶未来

随着自动驾驶、电动车（EV）与智能座舱技术加速发展，汽车正从传统运输工具转型为高度智慧化联网平台。根据台积电最新蓝图，单车半导体硅含量将呈现倍增趋势（~2X Silicon Content Enrichment），推动车用半导体市场快速扩张与结构进化。

从结构来看，未来智能车辆电子系统可分为运算（Computing）、连接（Connectivity）、控制（Controller）、感测（Sensing）与电源管理（Power Management）五大关键模组，各模组对应特定技术节点与特殊芯片设计，形成高度复杂且深度整合的电子网路。