一、引言

 

在半导体行业，每一次制程工艺的突破都如同一场科技革命，不仅重新定义了芯片性能的边界，更为电子设备的智能化、高效能运算等领域注入了强大的活力。2025年4月24日，TSMC在美国举办的2025年技术研讨会上正式宣布其A14工艺将于2028年量产的消息。这一技术突破标志着全球半导体行业正式迈入1.4nm时代，HPC和AI领域产生了深远影响，同时也对大陆算力芯片和车规芯片产业带来了巨大的挑战与机遇。

 

二、TSMC A14工艺的核心技术与性能提升

 

 

（一）晶体管技术升级：从FinFET到GAAFET

 

TSMC A14工艺采用第二代GAAFET晶体管技术，相较于传统的FinFET晶体管，在性能和功耗方面有显著优势。GAAFET能够更好地控制leakage，提高晶体管的开关速度和性能，nanosheet的设计使得电流控制更加精细，从而实现更高的性能和更低的功耗。

 

（二）性能提升的多维度影响

 

• 速度与功耗优化：与即将于2025年晚些时候量产的N2工艺相比，A14工艺在相同功耗下能够提供高达15%的速度提升，或者在相同速度下减少最多30%的功率消耗。

 

• 逻辑密度提升：逻辑密度提高了20%以上，这意味着在相同芯片面积上可以集成更多的晶体管，从而实现更复杂的功能和性能提升。

 

• 对HPC和AI的影响：在HPC和AI领域，A14工艺的高性能和低功耗特性使其成为理想选择。例如，AI中的DL和ML需要大量的计算资源，而A14工艺能够显著提升计算效率。

 

与A16不同（与N2和N2P类似），A14缺少超级电源轨（SPR）背面电源传输网络（BSPDN），这使得该技术能够面向那些无法从BSPDN中获得实际好处的应用——因为BSPDN会带来额外成本

 

 

该技术还采用了我们的NanoFlex Pro技术，（实际上）这是一种设计技术协同优化（DTCO），它使设计人员能够以非常灵活的方式设计产品，帮助他们实现最佳的功耗性能优势

 

 

 

 

三、TSMC A14工艺对大陆算力芯片的影响

 

 

（一）技术与市场层面

 

• 技术差距与挑战：大陆在高端制程上仍面临技术瓶颈。例如，美国对华出口管制限制了先进EDA工具和制程设备的出口，导致大陆在7nm以下制程工艺的突破较为艰难。

 

• 国产替代的机遇：尽管面临技术挑战，但外部压力也加速了大陆算力芯片的国产替代进程。例如，华为、海光、寒武纪等厂商在国产替代市场上发力，其产品在性能和功耗优化方面逐步提升。

 

（二）数据层面

 

• 算力需求增长：根据科智咨询发布的《中国智能算力市场规模研究报告》，2024-2028年，中国AIDC算力供给规模仍将保持近40%的高速增长。

 

• 推理侧需求爆发：推理侧需求占比将从目前的65%增长至2027年的72%。

 

（三）行业与竞争格局

 

• 全球竞争加剧：TSMC A14工艺的推出将加剧全球算力芯片市场的竞争。大陆算力芯片制造商需要在技术创新和市场布局上加快步伐，以应对来自TSMC、Intel和Samsung的竞争压力。

 

• 国产芯片厂商的应对策略：大陆芯片企业通过技术创新和生态建设来提升竞争力。例如，DeepSeek通过算法创新降低了对高性能GPU算力的依赖，使国产芯片能够在推理场景中实现高性能运行。

 

四、TSMC A14工艺对大陆车规芯片的影响

 

（一）技术与市场层面

 

• 车规芯片需求增长：随着汽车智能化和电动化的发展，车规芯片的需求持续增长。车规芯片对可靠性和安全性要求极高，TSMC A14工艺的高逻辑密度和低功耗特性使其在车规芯片领域具有潜在的应用价值。

 

• 大陆车规芯片的现状：大陆在车规芯片领域已取得一定进展，但在高端车规芯片上仍依赖进口。例如，车规MCU、功率器件等领域，大陆企业通过成本优势和本地化支持逐步挤压美国厂商份额。

 

• 国产替代的加速：关税战和外部压力促使大陆加速车规芯片的国产替代。例如，2024年联发科在中国大陆旗舰手机芯片市场的占有率已接近四成，显示

 

（二）数据层面

 

• 市场占有率：2024年，MediaTek在中国大陆旗舰手机芯片市场的占有率已接近40%，显示出国产芯片在中低端市场的竞争力。

 

• 关税影响：自2025年起，美国对中国大陆出口的半导体关税将从25%增加至50%，这将进一步影响中国半导体产业的生态。

 

（三）行业与竞争格局

 

• 全球竞争格局：TSMC A14工艺的推出将加剧全球车规芯片市场的竞争。大陆车规芯片制造商需要在技术创新和市场布局上加快步伐，以应对来自TSMC、Intel和Samsung的竞争压力。

 

• 国产芯片厂商的应对策略：大陆车规芯片企业通过技术创新和生态建设来提升竞争力。例如Ascend、Mthreads、MetaX等也加速适配DeepSeek技术，提升车规芯片的性能和可靠性。

 

五、TSMC A14工艺的其他技术细节

 

（一）封装技术的突破

 

TSMC计划在2027年开始量产9.5倍光罩尺寸的CoWoS封装技术。这一技术能够整合12个或更多的HBM（高带宽存储器）堆叠，这对于数据中心和人工智能训练等领域有着至关重要的作用。HBM在高性能计算中扮演着关键角色，它能够提供极高的数据传输速率和存储容量。通过增加HBM堆叠数量，CoWoS可以大幅提高系统的处理效率和性能。

 

 

 

 

台积电正在继续推进其CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技术，以满足AI对更多逻辑和HBM持续增长的需求。比如，计划在2027年量产9.5倍光罩尺寸的CoWoS，进而能够以TSMC先进逻辑技术将12个或更多的HBM堆叠整合到一个封装中。 

 

继2024年发布革命性系统级晶圆（TSMC-SoW）技术，台积电再次推出以CoWoS技术为基础的SoW-X，以打造一个拥有当前CoWoS解决方案40倍运算能力的晶圆尺寸系统，SoW-X计划于2027年量产

 

为完备其逻辑技术的极致运算能力和效率，提供了许多解决方案，其中包含运用了紧凑型通用光子引擎（COUPETM）技术的硅光子整合、用于HBM4的N12和N3逻辑基础裸晶，以及用于AI的新型整合型电压调节器（Integrated Voltage Regulator，IVR），与电路板上的独立电源管理芯片相比，其具备5倍的垂直功率密度传输。

 

（二）多领域技术协同发展

 

TSMC透露其在2024年第四季度开始生产基于性能增强型N3P（第三代3nm级）工艺技术的芯片。N3X芯片预计将于2025年下半年量产。与N3P相比，N3X有望在相同功率下将最大性能提高5%，或在相同频率下将功耗降低7%，并支持高达1.2V的电压。TSMC在不同领域的技术布局体现了其对半导体行业多领域发展趋势的精准把握。N4CRF射频技术、N3A技术以及N4e工艺等的应用，覆盖了智能手机、汽车电子和IoT等多个重要领域。

 

TSMC 倾向于在一个工艺开发套件中提供工艺技术的多次迭代（例如 N5、N5P、N4、N4P、N4C）。一方面，这使公司能够尽可能长时间地使用昂贵的设备，另一方面，这也允许其客户尽可能长时间地重复使用他们的 IP。因此，N3P 是 N3X 是 N3 系列生产节点的自然补充。图片

 

芯片设计人员会在SoC设计中坚持一个库/标准单元，例如CPU核心可以使用3-2 fin blocks实现，提升运行速度；或者2-1 fin标准单元实现，减少功耗和面积。对于N3，TSMC的FinFlex允许芯片设计者混合使用多种标准单元，从而精确调整性能、功耗、面积。对于CPU等复杂结构，这种技术可以用来优化性能.S

 

不过FinFET不能用来替代制程的专业化，不过其对N3工艺的优化很好，可以逼近GAAFET的节点（提供可调整的通道宽度来获取高性能，降低功耗）

 

六、哲学思考：技术进步与人类发展的关系

 

（一）技术进步的本质

 

技术进步的本质在于对“更好”的追求。从FinFET到GAAFET的转变，不仅是技术的升级，更是对更高性能、更低功耗的不懈追求。这种追求背后蕴含着一种哲学思想：人类对技术的探索永无止境，每一次技术突破都是对现有技术极限的挑战和超越。

 

（二）技术与社会的互动

 

技术进步不仅是技术本身的演进，更是社会需求的推动。高性能计算（HPC）和人工智能（AI）的发展反映了现代社会对高效能、低能耗的追求。这种需求推动了技术的进步，而技术的进步又反过来满足了社会的需求，形成了一个良性循环。

 

（三）技术发展的未来

 

技术发展的未来充满了不确定性，但有一点是确定的：技术的进步将继续推动人类社会的发展。TSMC、Intel和Samsung之间的竞争不仅是技术的竞争，更是对未来发展方向的竞争。正如尼采所说，“每一个不曾起舞的日子，都是对生命的辜负”，技术的进步正是人类不断追求更好生活的体现。

 

七、结论

 

TSMC A14工艺的推出标志着全球半导体行业正式迈入1.4nm时代。这一技术进步对大陆算力芯片和车规芯片产业带来了巨大的挑战和机遇。尽管大陆在高端制程上仍面临技术瓶颈，但外部压力也加速了国产替代进程。大陆算力芯片和车规芯片制造商需要在技术创新和市场布局上加快步伐，以应对来自TSMC、Intel和Samsung的竞争压力。通过技术创新和生态建设，大陆芯片企业有望在全球半导体市场中占据一席之地，推动半导体产业的高质量发展。

 

参考资料：

 

:[State-of-the-Art and Trends for Computing and Interconnect Network Solutions for HPC and AI]

 

:[Worldwide HPC-based Artificial Intelligence(Al)Market Forecast,2020-2026]

 

：[TSMC 2nm Update: N2 In 2025, N2P Loses Backside Power, and NanoFlex Brings Optimal Cells

 

:[ChatGPT对GPU算力的需求测算与相关分析]

 

:[云从科技集团股份有限公司2022年年度报告]

 

:[罗博特科智能科技股份有限公司发行股份及支付现金购买资产并募集配套资金之独立财务顾问报告(修订稿)]

 

[智算产业发展研究报告--信科院]