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「制程」一文看懂台积电的研发实力( 三 )


● 先进导线技术
为了强化客户的竞争力 ， 台积公司透过导线技术架构的创新与新材料的开发 ， 提供先进导线技术以提升芯片效能 。创新的电力分布网络（PDN）方案在于减低传统作法上的高压降与电阻电容延迟 ， 并利用更好的布线资源来改善线路密度 。新材料包括金属与介电质材料 ， 开发着重于结实的低介电材料与较低等效电容结构 。
除了金属阻绝层的开发之外 ， 台积公司亦研发单金属元素、双元与三元合金 。先进技术研究晶体管结构及材料的创新持续提升先进逻辑技术的效能并降低功耗 。台积公司在二维材料及纳米碳管晶体管的研究一直走在业界前端 。
2019年 ， 台积公司在超大型集成电路技术研讨会（Symposia on VLSI Technology, VLSI）发表了使用有区域选择的通道化学气相沉积技术成长在二氧化硅 / 硅基板上的 40 纳米通道长度上方闸极二硫化钨 p 通道场效晶体管的首次展示 。没有使用二维材料层转移 ， 此直接化学气相沉积技术更适合量产 。
台积公司也在2019年举行的国际电子元件会议（International Electron Device Meeting, IEDM）成功率先展示使用后段制程兼容的低温低成本和高迁移率的后段制程纳米碳管晶体管在先进的 28 纳米硅逻辑电路上进行异质整合 。台积公司持续寻找支援人工智能和高效能运算的新型高密度、非挥发性存储器硬件加速器 。台积公司的先进技术研究可望为持续密度微缩、提升效能、降低功耗铺路 ， 提供先进逻辑技术以支援行动与高效能运算应用 。
特殊制程技术
台积公司提供多样化的新制程技术以协助客户广泛解决各类产品的应用：
● 混合讯号／射频
2019年 ， 台积公司成功开发以 5 纳米硅及电磁模拟为基础的 LC 振荡器设计解决方案 ， 满足高速SerDes 电路设计的需求 ， 藉由不同金属层组合及特定布局来缩短设计周期 。为了满足客户对于 5G 网络蓝图之高速、低延迟、以及大量物联网应用的需求成长 ， 台积公司提供 16 纳米及 28 纳米射频元件 ， 透过提升截止频率与最大震荡频率以支援射频收发器设计 ， 以及 40 纳米特殊制程强化崩溃电压 ， 在来自导通电阻与断电容的乘积降低的相同效益下 ， 支援射频切换器设计的应用 。
● 电源 IC ／双极—互补金属氧化半导体—双重扩散金属氧化半导体（BCD）
2019年 ， 台积公司透过 40 纳米超低功耗平台开发出 20-24 伏高压元件的 40 纳米 BCD 技术 ， 与低压元件和逻辑制程完全兼容 ， 并首次成功整合可变电阻式存储器 ， 在小布局面积提供低功耗、高整合度 ， 支援行动应用装置的高速通讯界面 ， 台积公司将持续开发 28 伏及 12-16 伏高压元件以涵盖更多的电源管理芯片应用 。
● 面板驱动
2019年 ， 台积公司完成双平台先进高压显示驱动器 IC 技术 。晶圆堆栈（WoW 28HPC / 40HV）和28HV 技术通过制程及可靠性认证 ， 晶圆堆栈技术也已经完成了客户的产品良率和认证 ， 相较于 40HV ， 其主动功耗降低 60％ 。
多家客户已完成 28HV 技术之早期IP 验证 。这些技术是支援小尺寸面板 4K 分辨率、有机发光二极管（OLED）和 120Hz 显示驱动 IC 的先进技术 。
此外 ， 支援 AR / VR 应用的硅基 OLED 在 80HV 技术上展现出优异的亮度均匀度 。2020年 ， 台积公司计划提升 28HV OLED 触控显示整合（TDDI）应用以及晶圆堆栈 8 伏晶体管的效能 。
● 微机电系统
2019年 ， 台积公司完成模块化微机电系统（Modular MEMS）技术的验证 ， 以大量生产高解析度加速度计与陀螺仪 。未来计划包含开发下一世代高敏感度薄型麦克风、十二吋晶圆微机电光学影像稳定（Optical Image Stabilization, OIS）系统解决方案、以及生物微机电应用 。
● 氮化镓半导体
2019年 ， 第一代 650 伏和 100 伏增强型高电子移动率晶体管（E-HEMT）投入生产 ， 第二代 650 伏 和 100 伏 E-HEMT 之质量因素（FOM）较第一代改善50% ， 并且通过工程验证 。此外 ， 台积公司完成 100V D-HEMT 元件的开发 ， 已通过工程验证 ， 预计于2020年进入试产 。


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