2025台积电北美技术研讨会（三）：台积电技术革新与全球布局引领半导体产业升级

台积电全球学术合作聚焦各主要生产基地的永续技术创新

中国台湾：碳捕捉计划

台积电正与本地高校合作开发碳捕捉技术，其中与明台产学碳捕捉团队合作，在台中零废制造中心建置北极星薄膜碳捕捉系统。该项目旨在降低溶剂焚化制程碳排放，预计2025年底投入运营。

日本熊本：地下水保育

台积电子公司JASM（日本先进半导体制造）积极推动社区环境计划。虽未具体说明地下水保育的学术合作，但JASM持续通过社区参与推动永续社会建设。

中国南京/上海：废弃物管理

台积电建立智能废弃物管理系统强化追踪与申报能力。2023年已有29%废弃物处理厂商完成智能追踪系统建置，持续优化系统架构并与环保部门合作，通过自动化技术提升废弃物管理效率。

美国亚利桑那：全氟烷基物质去除计划

台积电亚利桑那厂区与亚利桑那州立大学（ASU）及州环境品质局（ADEQ）合作开发PFAS废水处理方案。ASU研究团队正在测试针对亚利桑那环境特点的创新处理方法，建立科学化测试流程评估技术潜力。

台积电持续展现先进制程技术与全球产能布局的强劲进展，巩固全球半导体产业领导地位。最新动态显示，台积电N2制程节点（2纳米技术）已启动试产，规划2025下半年进入大规模量产，标志着全球首个采用全环绕栅极（GAA）晶体管架构的主流制程平台迈向商业化部署。

N3制程（3纳米节点）已经进入稳定量产的第三年，已陆续推出N3E（效能增强）、N3P（性能强化）、N3X（极限效能）等衍生节点。这些技术变体针对高效能运算（HPC）、智能手机与车用电子等多元市场需求，提供灵活且差异化的制程选项。

在品质与可靠性方面，台积电维持业界最佳百万缺陷率（DPPM）指标，确保大规模量产良率。目前N3与N5节点均可提供车规级产品，展现尖端制程技术向高可靠性、长生命周期车用电子市场延伸的实力。

为因应无线通讯与5G应用需求，台积电N6RF（6纳米射频优化制程）已进入量产，拓展智能手机、物联网与边缘运算市场版图。随着5G与Wi-Fi 6/6E等现代无线技术快速演进，射频元件需具备更高频效、更强整合度、更低功耗与更小体积。N6RF技术基于成熟7纳米平台专项优化，相较前代16纳米射频节点，逻辑密度提升3.2倍，功耗降低55%，SRAM面积缩减至0.38倍，特别有利于智能手机等电池敏感型设备。更高整合度可实现单芯片整合更多射频功能，降低系统成本并实现紧凑设计。

面对AI与HPC需求爆发性成长，台积电正加速扩充CoWoS®与SoIC®等先进封装产能，投入大量资源支持异质整合与大规模运算需求，确保未来服务器、AI加速器与AI芯片的强健供应能力。

此外，在全球布局方面，美国与日本新厂陆续进入产能爬升阶段。海外厂区良率表现已逼近中国台湾厂区水准，展现卓越的技术转移、制造标准化与品质控管能力。这种全球化布局显著强化半导体供应链韧性。

台积电在3D封装技术（3DFabric®）领域持续展现卓越制造实力，面对日趋复杂的先进整合制程仍能快速提升量产规模与良率。数据显示，随着3DFabric技术世代演进，台积电在制程复杂度与生产良率均维持业界领先地位。

制程复杂度方面，从初代CoWoS-S、SoIC Gen1到先进CoWoS-L、SoIC Gen3平台，芯片堆叠层数与互连技术持续升级，技术难度显著提升。凭借深厚的制程开发经验、高精度封装控制与系统整合能力，台积电在复杂度持续攀升的技术平台上保持稳定发展。

生产良率方面，从量產初期（MP）到产能爬坡阶段（+1Q、+2Q），CoWoS与SoIC系列均展现快速良率提升曲线，短期内即逼近成熟制程水准。值得注意的是，CoWoS-L与SoIC Gen3等新世代技术，在量產初期即展现极具竞争力的良率爬升轨迹，凸显快速实现尖端3D整合技术产业化的能力。

总体而言，台积电3DFabric®平台进展不仅突破制程技术极限，更通过强健的生产基础设施加速新方案部署。这使其能有效满足新兴AI与HPC市场对高密度异质整合的迫切需求，巩固先进封装与系统整合技术的全球领导地位。

台积电CoWoS-L技术解析：整合硅桥接、电源管理与深沟电容的新世代先进封装

台积电CoWoS-L（局部硅互连晶圆级封装）技术作为3DFabric®平台战略核心，专为满足HPC与AI应用对高带宽、低延迟、优异供电与热管理的严苛需求。相较传统CoWoS-S方案，CoWoS-L在材料技术与元件整合实现突破，导入LSI（局部硅互连）、IVR（整合式电压调节器）与eTDC（嵌入式深沟电容）等关键模组，显著提升系统效能与可靠性。

核心技术元件功能

1.LSI（局部硅互连）

微型硅桥接结构，在异质芯片（如SoC与HBM）间建立高密度短距信号连接。通过多层金属堆叠降低信号延迟与传输功耗，提升系统带宽，支持高I/O密度模组化设计，是理想的高带宽异质整合平台。

2.IVR（整合式电压调节器）

封装内嵌电压调节单元，直接向运算芯片提供稳定快速电源。显著缩短供电路径，降低寄生阻抗与能量损耗，有效抑制电压噪声与压降，提升重载运算下的供电完整性与能效。

3.eTDC（嵌入式深沟电容）

高密度电容结构贴近负载端，快速吸收瞬态事件并抑制电压波动，提升高频切换与大电流需求下的芯片稳定性。

4.模封材料

采用先进模封化合物，优化导热性、机械强度与低热膨胀系数（CTE），确保LSI、IVR等精密元件在热循环与机械应力下的长期可靠性，同时降低封装翘曲风险。

5.光引擎

当前光引擎主要作为高速信号传输介面，实现GPU、HBM等高频宽元件与外部系统的数据交换。现行技术路线中，光引擎配置于印刷电路板（PCB），GPU与HBM产生的电信号需经硅中介层传送至PCB端进行电光转换。

然而，此架构存在固有局限：

• 硅中介层至PCB的电信号传输增加路径长度，导致信号损耗与功耗上升
• 光电转换点远离芯片限制系统能效与带宽密度提升

因此台积电未来目标是将光引擎直接整合至中介层（Optical Engine on Interposer），实现真正近芯片级光互连。架构革新带来关键优势：

• 缩短电信号路径，显著降低损耗与延迟
• 提升电光转换效率
• 实现更高互连带宽与更低整体功耗

CoWoS-L系统级优势

通过整合硅桥接、嵌入式电源管理与深沟电容技术，CoWoS-L显著提升芯片互连带宽与效能密度，同时优化供电完整性与热设计。这种高效低功耗解决方案特别适用于大型AI训练系统、超级电脑、高端数据中心服务器与新兴异质整合架构。

随着AI与HPC应用持续追求极致带宽、严苛能效与绝对可靠性，CoWoS-L不仅代表封装技术进步，更是次世代高效能系统的关键使能技术。伴随2纳米与1.4纳米等先进节点问世，CoWoS-L将在推动超大规模运算平台升级浪潮中发挥关键作用。

先进制程产能预测图表显示，为满足节能运算需求，晶圆产量将以20%年复合成长率稳定增长。柱状图追踪2021至2025年产能扩展（以12吋等效晶圆计），呈现7纳米（绿）、5纳米（黄）、3纳米（红）制程贡献度，以及2025年导入的2纳米（蓝）技术。此成长轨迹体现台积电推进半导体技术、支持AI与HPC驱动的次世代高效能应用的坚定承诺。