在HBM4 記憶體帶來的幾個主要變化中，最直接的變化之一是記憶體介面的絕對寬度。隨著第四代記憶體標準從已經很寬的1024 位元接口轉向超寬的2048 位元接口，HBM4 記憶體堆疊將不再像往常一樣工作；晶片製造商將需要採用比現在更先進的封裝方法來容納更寬的記憶體。

作為2024 年歐洲技術研討會演講的一部分，台積電提供了有關將為HBM4 製造的基礎晶片的一些新細節，該晶片將使用邏輯製程建構。由於台積電計劃採用其N12 和N5 製程的變體來完成這項任務，該公司預計在HBM4 製造流程中佔據有利地位，因為記憶體工廠目前沒有能力經濟地生產如此先進的邏輯晶片——如果他們能夠生產的話他們根本。

對於第一波HBM4，台積電準備使用兩種製造流程： N12FFC+ 和N​​5。雖然它們服務於相同的目的——將HBM4E 記憶體與下一代AI 和HPC 處理器整合——但它們將以兩種不同的方式用於連接AI 和HPC 應用程式的高效能處理器的記憶體。

台積電設計與技術平台高級總監表示：「我們正在與主要HBM 記憶體合作夥伴（美光、三星、SK 海力士）合作，在先進節點上實現HBM4 全堆疊整合。」「N12FFC+ 具有成本效益的基礎晶片可以達到HBM 的性能，而N5 基礎晶片可以在HBM4 速度下以低得多的功耗提供更多邏輯。

台積電採用N12FFC+ 製造製程（12nm FinFet Compact Plus，正式屬於12nm 級技術，但其根源於台積電經過充分驗證的16nm FinFET 生產節點）製造的基礎晶片將用於在矽片上安裝HBM4 內存堆棧片上系統(SoC ) 旁邊的中介層。台積電認為，他們的12FFC+ 製程非常適合實現HBM4 效能，使記憶體供應商能夠建置12-Hi (48 GB) 和16-Hi 堆疊(64 GB)，每堆疊頻寬超過2 TB/秒。

「我們還在針對HBM4 優化CoWoS-L 和CoWoS-R，」台積電高級總監說。 “CoWoS-L 和CoWoS-R 都[使用]超過八層，以實現HBM4 的路由超過2,000 個互連，並具有[適當的]信號完整性。”

N12FFC+ 上的HBM4 基礎晶片將有助於使用TSMC 的CoWoS-L 或CoWoS-R 先進封裝技術構建系統級封裝(SiP)，該技術可提供高達8 倍標線尺寸的中介層— 足夠的空間容納多達12 個HBM4 記憶體堆疊。根據台積電的數據，目前HBM4可以在14mA電流下實現6GT/s的數據傳輸速率。

「我們與Cadence、Synopsys 和Ansys 等EDA 合作夥伴合作，驗證HBM4 通道訊號完整性、IR/EM 和熱精度，」台積電代表解釋。

同時，作為一種更先進的替代方案，記憶體製造商還可以選擇採用台積電的N5 製程來生產HBM4 基礎晶片。 N5 建構的基礎晶片將封裝更多的邏輯，消耗更少的功耗，並提供更高的效能。但可以說，最重要的好處是，這種先進的製程技術將實現非常小的互連間距，約6 至9 微米。這將允許N5 基礎晶片與直接鍵合結合使用，從而使HBM4 能夠在邏輯晶片頂部進行3D 堆疊。直接鍵合可以實現更高的記憶體效能，這對於總是尋求更多記憶體頻寬的AI 和HPC 晶片來說預計將是一個巨大的提升。

我們已經知道台積電和SK 海力士在HBM4 基礎晶片上進行合作。台積電也可能為美光生產HBM4 基礎晶片。否則，我們會更驚訝地看到台積電與三星合作，因為該集團已經透過其三星代工部門擁有自己的先進邏輯工廠。

台積電特殊製程產能擴充50%

隨著德國和日本的新工廠全部建成，以及中國產能的擴張，台積電計畫在2027 年將其特種技術產能擴大50%。該公司在歐洲技術研討會上透露本週，台積電預計不僅需要轉換現有產能以滿足特殊製程的需求，甚至還需要為此目的建造新的（綠地）晶圓廠空間。這項需求的主要驅動力之一將是台積電的下一個專用節點：N4e，一個4 奈米級超低功耗生產節點。

「過去，我們總是對即將建成的晶圓廠進行審查階段，但在台積電很長一段時間以來，我們第一次開始建造綠地晶圓廠，以滿足未來的專業技術要求，」台積電業務發展和海外營運辦公室高級副總裁Kevin Zhang博士出席活動時表示。 “在未來四到五年內，我們的專業產能實際上將增長1.5 倍。通過這樣做，我們實際上擴大了製造網絡的覆蓋範圍，以提高整個晶圓廠供應鏈的彈性。”

除了N5 和N3E 等著名的主要邏輯節點之外，台積電還為功率半導體、混合模擬I/O 和超低功耗應用（例如物聯網）等應用提供一套專用節點。這些通常是基於該公司的落後製造工藝，但無論底層技術如何，這些節點的容量需求都隨著台積電主要邏輯節點的需求而成長。所有這些都要求台積電重新評估他們如何規劃其專業節點的容量。

台積電近年來的擴張策略追求幾個目標。其中之一是在台灣以外建立新的晶圓廠；另一個是普遍擴大產能，以滿足未來對所有類型製程技術的需求——這就是該公司正在建立專業節點產能的原因。

目前，台積電最先進的專用節點是N6e，是N7/N6的變體，支援0.4V至0.9V之間的工作電壓。對於N4e，台積電正在考慮低於0.4V 的電壓。儘管目前台積電並未透露太多計劃節點的技術細節；考慮到該公司在這裡的歷史，我們預計一旦新流程準備就緒，他們明年將有更多的話題可以討論。