全球8英寸晶圆产能自2025年起进入负增长,预计至2027年上半年仍维持负增长态势
一、功率半导体上行周期能持续多长时间
目前主流观点认为功率半导体上行周期预计持续至2027年,2027年下半年供需关系将趋于平衡,行业紧缺态势将逐步缓解。
1.供需数据层面:当前主流功率器件交期较正常年份大幅拉长,正常交期为8-12周,目前部分产品交期已达35-40周,甚至超50周;全球8英寸晶圆产能自2025年起进入负增长,预计至2027年上半年仍维持负增长态势。TrendForce判断供需紧张至少延续6至12个月,2026年模拟及功率芯片均价仍将上涨。
2.需求增长层面:AI数据中心对功率半导体需求激增,新能源汽车单车搭载的功率半导体价值量持续提升,工业自动化领域也大量使用相关产品,拉动整体需求上行。
3.供给扩张层面:全球主要功率半导体厂商此前曾削减资本开支,2026年虽有扩产但增幅较低,且新产能释放需要18-24个月的周期,产能爬坡需要较长时间;部分头部厂商还削减了8英寸成熟制程产能,进一步加剧了供需错配。
4.成本推动层面:封装材料、能源及合规等成本持续攀升,例如12英寸大硅片自2025年以来涨幅超40%,进一步支撑了行业上行周期的延续。
多方预计2027年下半年供需关系将出现变化,核心原因在于全球8英寸产能负增长在2027年上半年难以扭转,但新增产能预计将在2027年下半年逐步释放,届时供需紧张态势将得到有效缓解。
二、台积电 1.6nm,2026 年量产
台积电1.6nm(A16)工艺预计于2026年末投产,2027年正式上市。以下从技术特点、量产挑战、市场定位及行业影响四个方面展开分析:
一、技术特点:性能与能效的双重突破架构与供电创新
A16工艺采用GAA(环绕栅极)晶体管架构,与N2工艺相似,但通过超级电源轨(SPR)背面供电网络(BSPDN)实现供电优化。该技术将电源传输路径从芯片正面转移至背面,缩短导线长度并降低电阻,从而提升性能和功率效率。
逻辑密度提升:A16的晶体管密度较N2P提高10%,在相同工作电压下速度提升8-10%,或在相同速度下功耗降低15-20%。
NanoFlex功能继承:A16保留了N2的设备宽度调制技术,允许通过调整晶体管宽度实现最大驱动强度,进一步优化性能。
A16是台积电迈向埃米级(1nm以下)的第一步,其命名中的“A”可能代表“Angstrom”(埃米,1埃米=0.1nm),标志着制程技术进入全新阶段。
相比英特尔的14A和三星的SF1.4(均预计2027年量产),台积电在时间上领先一年,且明确表示无需依赖ASML的High-NA EUV光刻机(单台成本超3.8亿美元),通过现有EUV设备结合创新工艺实现目标。
二、量产挑战:技术复杂性与设计适配BSPDN工艺的复杂性
台积电的BSPDN设计被宣称为“世界首创”,其实现难度超过英特尔的PowerVia。背面供电需通过专门接触器连接晶体管源极和漏极,对导线布局和电阻控制要求极高。
热管理难题:芯片热点转移至导线下方,导致散热困难,需采用新的热感知布局和布线软件、时钟树构造及IR-Drop分析工具。
传统EDA工具需升级以支持A16设计,目前Cadence和新思科技仅推出“pre-0.5版本”工具,台积电正推动全面EDA支持计划。
设计流程需重构,包括功率域划分、热分析签核等环节,增加芯片设计周期和成本。
背面接触VB(Vertical Bond)需通过硅验证确保可靠性,台积电需平衡创新与量产稳定性,避免因工艺缺陷导致良率下滑。
三、市场定位:瞄准高性能计算与AI芯片客户锁定与订单预揽
A16未量产已获多方预定,OpenAI计划采用A16定制芯片(专为Sora模型打造),其ASIC芯片将陆续在台积电3nm和A16制程投片。
目标客户包括超大规模数据中心、AI加速器及高性能计算(HPC)领域,这些场景对逻辑密度、能效和供电稳定性要求极高。
相比竞争对手,A16在性能、功耗和密度上具备显著优势,且时间节点领先,可帮助客户抢占市场先机。
台积电通过“从N2到A16的平滑迁移路径”(单元结构和布局模式相似)降低客户设计成本,加速技术普及。
四、行业影响:重塑半导体竞争格局台积电的技术领导地位巩固
A16的量产将进一步扩大台积电在先进制程领域的领先优势,其“无需High-NA EUV”的策略也降低了对外部设备的依赖,增强供应链自主性。
预计2026年下半年量产、2027年上市的时间表,可能迫使英特尔和三星加速工艺研发,引发新一轮技术竞赛。
A16作为首个明确量产的埃米级工艺,将为后续1nm以下制程提供技术验证和生态基础,加速半导体行业进入“后摩尔时代”。
其背面供电、GAA架构等创新可能成为行业标配,推动EDA工具、材料科学等配套领域升级。
BSPDN工艺的复杂性可能导致量产初期良率波动,影响客户订单交付。
若英特尔或三星通过技术突破(如更高效的供电方案)缩小差距,台积电的领先地位可能面临挑战。
总结台积电1.6nm(A16)工艺通过架构创新、背面供电和埃米级制程突破,在性能、能效和密度上实现显著提升,预计2026年末投产、2027年上市。尽管面临工艺复杂、EDA工具适配等挑战,但其技术领先性和客户预揽能力使其成为高性能计算和AI芯片领域的关键选择。A16的量产不仅将巩固台积电的行业地位,更可能重塑全球半导体竞争格局,推动技术向埃米级迈进。