在2020年世界半導體大會高峰論壇上，臺積電（南京）有限公司總經理羅鎮球先生帶來了《前沿技術，綠色產業》主題演講，2020年，臺積電市值傲視群雄，在芯片代工行業位居全球第一，這些成績的背后是什么？羅鎮球先生帶來了最新的解讀。

8月12日，半導體市場研究公司IC Insights 公布2020年上半年前十大半導體廠商，晶圓代工龍頭臺積電續坐穩前三強，營收年成長幅度高達四成。臺積電能夠在新冠疫情肆虐的2020年上半年業績一枝獨秀，與臺積電對技術研發的長期投入分不開。

圖片：來自IC insights

臺積電（南京）有限公司總經理羅鎮球認為，臺積電要保持現在的發展勢頭，研發投入必不可少。他說：“10年前，臺積電大概有2千多名的研發人員，現在已經超過6千多人，在十年前臺積電每年研發的資金投入在10億美金左右，但在2020年研發將超過30億美金。”

羅鎮球指出，臺積電2017年上半年推出7nm工藝，在2018年4月宣布7nm工藝生產線投入量產，在同年10月完成了7nmEUV流片。2018年，臺積電7納米量產，2020年進入量產的第三年，7納米制程已有140個以上的產品做批量生產，臺積電預計產品數字到2020年底超過200。

2019年，臺積電在7nm基礎上結合了EUV的技術，創造了一個新的工藝節點，叫6nm，是7nm工藝的延伸和擴展。6nm工藝也有EUV極紫外光刻技術，相比7nm+(N7+)增加了一個極紫外光刻層，同時相比7nm(N7)可將晶體管密度提升18%。到目前，臺積電7納米全球出貨超過10億顆芯片，應用領域包括CPU、GPU、通訊領域以及AI領域。

臺積電技術持續不斷向前推進，小步快走的發展模式。羅鎮球表示，2020年第三季度量產的5納米的良率，遠遠好于三年前的7納米。據悉，目前的臺積電5nm產能是6萬片晶圓/月，南科工業園的Fab 18工廠P3工程將于今年第四季度量產，2021年第二季度P4工程還會進一步增加約1.7萬片晶圓/月。隨著這些工廠的擴產，臺積電的5nm產能將從目前的6萬片晶圓/月，提升到接近11萬片/月。

羅鎮球還透露，臺積電將推出4nm工藝，芯片的性能、能效和晶體管密度會有進一步的提升，滿足更多產品的需求。4nm工藝將在2021年四季度開始風險試產，2022年大規模量產。3nm工藝也在開發中，羅鎮球表示，同第一代的5nm工藝相比，3nm工藝將使芯片的性能提升15%，能耗降低30%，晶體管的密度提升70%。2022年3nm工藝產品可以大規模量產。

為什么先進工藝可以持續不斷推進？羅鎮球分析說，大家看重光刻機，除了光刻機之外還有很多技術在持續不斷推進，光刻機只解決面積問題，材料可以解決材料和功耗問題。比如石墨烯出現后，臺積電發現2D的原材料可行，芯片可以做得越來越薄，面積越來越小，當電子移動速度可以越來越快，當然可以不斷推進半導體性能越來越好，功耗越來越低，面積越來越小。未來我們會推出2nm工藝和1nm工藝，工藝技術進步的空間還是比較大。

羅鎮球說，臺積電在7年前推出先進封裝，就是把芯片阻隔起來之后再放到基板上。現在的先進封裝往前推進，已經分成前段的3D封裝和后段的3D封裝。“一個5nm芯片可以放入100億顆晶體管，采用先進的3D封裝就可以實現。先進封裝可以讓工程師的IC設計變得更有效率。小芯片做異構集成，對未來產生的變化非常大。”

在羅鎮球看來，先進工藝是在芯片上，用戶要感受到芯片的功能必須要有特殊工藝，臺積電擁有完整的特殊制程技術。包括MEMS、CMOS影響傳感器、射頻、BCD power，NVM（Non-Volatile Memory）。羅鎮球認為，特殊工藝在實現人機交互、人類感知和動作方面扮演關鍵角色。

為了應對物聯網邊緣設備低功耗的要求，臺積電開發了N12e工藝技術，在沒有犧牲速度和邏輯密度前提下，進一步提高效率，N12e在智能物聯、移動設備和其他產品應用帶來更多改變。

一個系統級產品做出來必須要有各種不同功能的芯片，如果在一個歸口上實現成本很高，而且可能無法實現，一開始設計就把不同的功能切割好之后再在不同的工藝平臺做設計，再用最先進的工藝阻隔起來，這就是一個最有效而且成本最低的結果，而且先進的封裝是持續讓摩爾定律能夠往前推進的助力。原因是什么？不同的高度可以堆疊不同層數的芯片，這樣單位體積能夠容納數就越來越高。

TSMC展示的SoIC技術一個關鍵創新就是無須bump，只要將兩塊要堆疊的芯片的銅互聯做部分裸露并對準，之后即可通過熱處理工藝完成兩塊芯片的電路連接。這樣一來，兩塊堆疊芯片之間的走線密度以及信號傳輸功耗都可以大大改善。

羅鎮球最后分析說，臺積電的綠色制造分為三大環節：第一、能耗要最小，第二、廢氣排放量最低，使用水資源要最小，另外排放出來的廢氣物處理以及數量要足夠降低，這些都是臺積電持續不斷努力的目標。臺積電臺灣工廠，在單位面積里臺積電使用能源最小，排出氣體最小的，用水量是最小的，臺積電工廠排出的廢氣物比其他先進國家和地區都少很多。