即將到來的2024年，一些新的半導(dǎo)體技術(shù)將取得重要突破，例如背面供電芯片、硅光子超高速芯片、量子芯片、光刻膠金屬氧化物抗蝕劑等。雖然這些技術(shù)都是半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域的微創(chuàng)新，但它們的一小步可能跟整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈帶來重大改變。2024年有很多不確定性，但也將是充滿機會的一年，讓我們充滿期待吧。

背面供電芯片

2024年上半年，英特爾將在Intel 20A制程節(jié)點首次采用背面供電技術(shù)。緊隨其后的是臺積電和三星。臺積電將在2nm工藝上采用背面供電解決方案。三星背面供電技術(shù)BSPDN將在2nm或者1.4nm工藝上采用。

英特爾代號為“Blue Sky Creek”的PowerVia背面供電測試芯片（圖片來源：英特爾）

傳統(tǒng)的正面供電技術(shù)要求信號和電源線路在晶圓正面，對金屬層引腳間距有要求，限制了芯片面積微縮。為使芯片制程繼續(xù)縮小，背面供電技術(shù)走進了人們的視野，該項技術(shù)能夠?qū)⑿盘柡碗娫淳€路分離，將電源線路轉(zhuǎn)移到背面優(yōu)化，從而提供更高效的電源供應(yīng)、更低溫度和更靈活的芯片布局。首個采用背面供電芯片的推出，將吸引各大芯片制造商的關(guān)注和投入，可能會引發(fā)新一輪先進制程的競爭。

高數(shù)值孔徑光刻機

ASML將在2024年推出高數(shù)值孔徑（HighNA EUV）光刻機，引發(fā)各大先進制程玩家爭相搶購。英特爾已經(jīng)訂購了第一臺ASML NA EUV光刻機的實驗室版本，正在評估是否用于Intel 18A制程的量產(chǎn)。此外，臺積電和三星都在爭相購買正式版本的High NAEUV光刻機，用于2nm及以下制程。

High NA EUV光刻機能使光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑提升至0.55，達(dá)到比傳統(tǒng)掩模版更高的精度和光刻速度，是生產(chǎn)2nm及以下制程節(jié)點的關(guān)鍵設(shè)備。因此，High NA EUV光刻機的正式推出，為先進制程節(jié)點的進一步下探提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

ASML光刻機發(fā)展流程（圖片來源：ASML）

然而，先進制程玩家在使用High NA EUV光刻機的過程中，必須克服成本價和耗電量的挑戰(zhàn)。在1nm之前，采用高數(shù)值孔徑單次曝光的成本會高于采用低數(shù)值孔徑的多次曝光。此外，High-NAEUV光刻機對于光源的需求大幅提升，耗電量將從1.5兆瓦提升到2兆瓦。雖然先進制程“三大家”爭先購買High NA EUV光刻機，但具體何時采用，還是未知。

2nm EUV光刻膠MOR

2nm EUV光刻膠金屬氧化物抗蝕劑（MOR）的主要生產(chǎn)商Inpria 2024年MOR的產(chǎn)能將達(dá)10000加侖，可以滿足3000萬晶圓的曝光，其MOR光刻膠在2022年整年的產(chǎn)能僅為2000加侖。

2nm EUV光刻膠MOR（圖片來源：Inpria）

2nm制程領(lǐng)域所使用的 EUV光刻膠主要有兩種，第一種是繼續(xù)采用7nm EUV光刻機的化學(xué)擴增抗蝕劑（CAR），第二種是采用新的金屬氧化物抗蝕劑（MOR）。隨著英特爾、臺積電、三星等半導(dǎo)體巨頭開始采購能實現(xiàn)2nm工藝的ASML High NA EUV光刻機，2nm EUV光刻膠MOR也將迎來新一輪的采購潮。

量子芯片

量子芯片是實現(xiàn)量子計算的核心部件，也成為了眾多AI企業(yè)關(guān)注的焦點。IBM計劃在2024年實現(xiàn)100量子比特的實際應(yīng)用質(zhì)量達(dá)到電路深度水平。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，IBM 將在美國、加拿大、日本和德國建立八個量子計算中心。IBM希望在2024年底，實現(xiàn)每個Heron處理器在單一量子電路中能夠執(zhí)行五千次操作。

IBM量子發(fā)展路線圖以延長至2033年（圖片來源：IBM）

雖然，量子芯片被視為處理海量數(shù)據(jù)的新路徑，但由于其運行環(huán)境過于苛刻，距離大規(guī)模應(yīng)用尚需時日。但是，隨著AI技術(shù)的不斷演進，業(yè)內(nèi)對于量子芯片的需求也越發(fā)高漲。數(shù)據(jù)顯示，2024年，人工智能市場將飆升至驚人的5543億美元，較高的市場需求或?qū)恿孔有酒男乱惠喛焖侔l(fā)展。

硅光子超高速芯片

臺積電瞄準(zhǔn)2024年即將到來的硅光子超高速芯片商機，已經(jīng)組建了一支約200人的研發(fā)團隊，并將攜手博通、英偉達(dá)等大客戶共同開發(fā)硅光子技術(shù)、光學(xué)共封裝等新產(chǎn)品。該技術(shù)適用于45nm到7nm的芯片制程，預(yù)計2024年下半年迎來大單。

數(shù)據(jù)來源：SEMI

硅光技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段：第一階段是用硅做出光通信底層器件，達(dá)到工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。第二階段是集成技術(shù)從耦合集成向單片集成演進，實現(xiàn)部分集成，再把這些器件通過不同器件的組合構(gòu)成不同的芯片。第三階段是光電一體技術(shù)融合，實現(xiàn)光電全集成化。目前硅光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第二個階段，預(yù)計2024年會出現(xiàn)爆發(fā)式增長。

集成NPU的處理器

作為AI PC的算力中樞，集成了NPU計算單元的處理器將在2024年大規(guī)模推向市場。NPU是專門用于深度學(xué)習(xí)計算的芯片，具有優(yōu)異的計算效率和能耗表現(xiàn)，能夠在短時間內(nèi)完成大規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算任務(wù)。搭載了NPU計算單元的處理器能夠提升計算機的能效比和計算速度。

英特爾內(nèi)置NPU第14代酷睿Ultra移動處理器

12月14日，英特爾發(fā)布內(nèi)置NPU的電腦處理器——第14代酷睿Ultra移動處理器。英特爾表示，2024年將有230多款機型搭載內(nèi)置NPU的第14代酷睿Ultra移動處理器。蘋果將在2024年發(fā)布搭載M3處理器的MacBook，并透露其M3處理器的NPU性能相較于M1提升了60%。AMD首次加入獨立NPU的銳龍8040處理器將于2024年初正式發(fā)布，AMD表示，加入NPU后處理器的大語言模型性能提升了40%。