[N08-0]半導體技術的前線:製程演進、整合創新與光電融合的未來🆓

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

近年來,全球半導體產業進入技術突破與轉型的關鍵時期,尤其在製程微縮與光電融合兩大領域。Intel 與台積電(TSMC)作為技術領頭羊,分別推進 1.4 奈米製程與新世代晶片封裝,目標是支撐生成式 AI、資料中心與高效能運算(HPC)所需的極高性能與低功耗。

先進製程:1.4 奈米競逐與背面供電技術

Intel 的「Intel 14A」與 TSMC 的「A14」皆屬於 1.4 奈米世代製程,分別預計於 2027 與 2028 年量產。兩者皆導入「背面供電技術」,Intel 採用 PowerDirect,TSMC 則推行 Super Power Rail,可顯著減少晶片功耗與佈線壅塞。

TSMC 同時在 2 奈米製程中引進 GAA(Gate-All-Around)電晶體架構,並計畫進一步導入 CFET(Complementary FET)與碳奈米管等新材料,以突破傳統矽材料與電晶體設計的極限。

光電融合技術:CPO 與光 I/O

隨著 AI 與資料密集型應用普及,電訊號傳輸面臨速度與功耗瓶頸。光電融合技術因此興起,最具代表者為「Co-Packaged Optics(CPO)」,即將處理器、記憶體與光積體電路整合於單一封裝中,可將功耗降至傳統可插拔模組的一半,延遲減少逾九成。

Intel 提出「光纖陣列單元(FAU)」實現 24 條光纖的一次性精準連接;TSMC 透過「COUPE」結構與反射器降低光損耗;住友電工則開發微透鏡(VCBEL),降低因對準誤差造成的傳輸損失。

TSMC 更進一步開發「光 I/O」技術,預期功耗將進一步降至每比特 2 皮焦耳(pJ)以下,延遲為傳統方式的 1/20。

策略與競合關係:Intel 的重整與 TSMC 的穩健

Intel 在晶圓代工市場連年虧損下,試圖以製程技術創新與外部客戶合作重振業務。TSMC 則持續擴大技術領先優勢,並將先進封裝(如 CoWoS)、異質整合與光電融合納入標準服務,強化其資料中心與 AI 客戶的供應能力。

值得一提的是,兩者雖為競爭對手,但仍有合作關係。例如 Intel 仍委由 TSMC 生產部分 CPU 核心。美國政府亦曾敦促 TSMC參與 Intel 工廠營運,以鞏固晶片供應鏈安全。

應用展望與挑戰

AI、HPC 與資料中心對低延遲、高頻寬、低功耗晶片的需求,將持續驅動先進製程與光電融合技術的進展。然而,光學連接的精密對準、異質材料的整合難度與長期可靠性仍是光電融合大規模商用化前需解決的課題。



[Reference]

1.https://www.nikkei.com/prime/tech-foresight/article/DGXZQOUC306SZ0Q5A630C2000000
2025年7月1日 5:00
TSMC、1.4ナノ半導体を28年量産 光電融合でも布石

2.https://www.nikkei.com/prime/tech-foresight/article/DGXZQOUC06A8T0W5A600C2000000
2025年6月11日 5:00
「ECTC」詳報、光電融合でインテル・TSMC 日本勢も
半導体パッケージングの国際学会「ECTC」詳報(2)

3.https://www.nikkei.com/prime/tech-foresight/article/DGXZQOUC0938S0Z00C25A5000000
2025年5月12日 5:00
インテルとTSMC、1.4ナノ半導体 競合か協調か


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Kaori的碗豆園
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人類發展的歷史上發生了什麼事,現在進行式,未來又會發生什麼事。
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