2024年，這些半導體技術值得期待
即將到來的2024年，一些新的半導體技術將取得重要突破，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。雖然這些技術都是半導體細分領域的微創新，但它們的一小步可能跟整個半導體產業鏈帶來重大改變。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制程節點首次采用背面供電技術。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）
傳統的正面供電技術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。為使芯片制程繼續縮小，背面供電技術走進了人們的視野，該項技術能夠將信號和電源線路分離，將電源線路轉移到背面優化，從而提供更高效的電源供應、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注和投入，可能會引發新一輪先進制程的競爭。
高數值孔徑光刻機
ASML將在2024年推出高數值孔徑（HighNA EUV）光刻機，引發各大先進制程玩家爭相搶購。英特爾已經訂購了第一臺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。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光刻機能使光學系統的數值孔徑提升至0.55，達到比傳統掩模版更高的精度和光刻速度，是生產2nm及以下制程節點的關鍵設備。因此，High NA EUV光刻機的正式推出，為先進制程節點的進一步下探提供了技術基礎。
ASML光刻機發展流程（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。在1nm之前，采用高數值孔徑單次曝光的成本會高于采用低數值孔徑的多次曝光。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）的主要生產商Inpria 2024年MOR的產能將達10000加侖，可以滿足3000萬晶圓的曝光，其MOR光刻膠在2022年整年的產能僅為2000加侖。
2nm EUV光刻膠MOR（圖片來源：Inpria）
2nm制程領域所使用的 EUV光刻膠主要有兩種，第一種是繼續采用7nm EUV光刻機的化學擴增抗蝕劑（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、三星等半導體巨頭開始采購能實現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
量子芯片是實現量子計算的核心部件，也成為了眾多AI企業關注的焦點。IBM計劃在2024年實現100量子比特的實際應用質量達到電路深度水平。為了實現這一目標，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，實現每個Heron處理器在單一量子電路中能夠執行五千次操作。
IBM量子發展路線圖以延長至2033年（圖片來源：IBM）
雖然，量子芯片被視為處理海量數據的新路徑，但由于其運行環境過于苛刻，距離大規模應用尚需時日。但是，隨著AI技術的不斷演進，業內對于量子芯片的需求也越發高漲。數據顯示，2024年，人工智能市場將飆升至驚人的5543億美元，較高的市場需求或將帶動量子芯片的新一輪快速發展。
硅光子超高速芯片
臺積電瞄準2024年即將到來的硅光子超高速芯片商機，已經組建了一支約200人的研發團隊，并將攜手博通、英偉達等大客戶共同開發硅光子技術、光學共封裝等新產品。該技術適用于45nm到7nm的芯片制程，預計2024年下半年迎來大單。
數據來源：SEMI
硅光技術的發展可分為三個階段：第一階段是用硅做出光通信底層器件，達到工藝的標準化。第二階段是集成技術從耦合集成向單片集成演進，實現部分集成，再把這些器件通過不同器件的組合構成不同的芯片。第三階段是光電一體技術融合，實現光電全集成化。目前硅光技術已經發展到了第二個階段，預計2024年會出現爆發式增長。
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年大規模推向市場。NPU是專門用于深度學習計算的芯片，具有優異的計算效率和能耗表現，能夠在短時間內完成大規模的神經網絡計算任務。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。
英特爾內置NPU第14代酷睿Ultra移動處理器
12月14日，英特爾發布內置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多款機型搭載內置NPU的第14代酷睿Ultra移動處理器。蘋果將在2024年發布搭載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年初正式發布，AMD表示，加入NPU后處理器的大語言模型性能提升了40%。
