台積電 A16 製程技術解析：邁向埃米時代的創新突破
- Amiee
- 51分钟前
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台積電 A16 製程來了！GAAFET 電晶體 + 背面供電 SPR 技術，效能提升最高 10%、功耗降低達 20%。從 1.6 奈米邁向埃米時代，晶片微縮新紀元全面展開，2026 年量產。
埃米時代的來臨，就像是讓顯微鏡都要戴眼鏡
當我們還在為 5 奈米、3 奈米的晶片技術驚嘆時，台積電（TSMC）已經悄悄把腳步邁進「埃米」（Ångström）時代。這不只是尺寸單位的轉變，更像是進入晶片設計的量子領域。想像一下，如果說 1 奈米像是一根頭髮的十萬分之一，那 1 埃米就是十億分之一公尺——你幾乎得跟量子物理學家借放大鏡，才能看清楚。這場微觀戰爭，台積電的 A16 製程技術已然成為新一代的王牌。
A16 製程簡介：不只是小，更是智慧的重構
什麼是 A16？
A16 是台積電即將於 2026 年下半年量產的先進邏輯製程節點，其名稱雖對應約 1.6 奈米，但實際上它標誌著台積電製程正式邁向所謂的「埃米級」（Angstrom-class）時代。根據台積電官方資料，A16 是首個導入 GAAFET（Gate-All-Around FET）電晶體架構與 SPR（Super Power Rail）背面供電技術的節點，代表著邏輯製程從電晶體結構到電源佈局的全面革新。與傳統微縮單純追求節點數字縮小不同，A16 的誕生象徵晶片設計進入更立體與複合化的階段，將能效、佈線密度與電源完整性作為核心優化指標，為 AI、HPC 等高階應用奠定新標準。
GAAFET（Gate-All-Around FET）：像竹筒包水管的電晶體
在電晶體的世界裡，控制電子流的方式直接決定了晶片的效能與能效比。傳統的 FinFET（Fin Field-Effect Transistor，鰭式場效電晶體）結構已接近其微縮極限，主要因其閘極只能包覆通道的三個面，對電子流的控制仍有限。而 A16 採用了全新的 GAAFET（Gate-All-Around FET，環繞閘極電晶體）技術，這種結構將閘極材料完全包覆導電通道，形成類似「奈米線」（nanowire）或「奈米片」（nanosheet）形式，能實現更強的靜電控制力與更低的漏電流。這就像是將水管完全包覆在竹筒中，比傳統三面包覆更能防止水（電子）洩漏。根據台積電資料與業界普遍共識，GAAFET 對於降低功耗與提升運算密度具有明顯優勢，是下一世代先進邏輯製程的關鍵技術之一，並已在 A16 節點實現初步量產可行性。
SPR（Super Power Rail）：把電源「藏在背面」的魔術
另一項革命性技術是 SPR，即「Super Power Rail 背面供電技術」。在傳統 FinFET 製程中，電源與訊號線路皆位於晶片前端（Frontside），佔據有限的金屬層空間。這不僅增加了佈線擁擠，也使訊號路徑更易受到電源噪聲影響。而 A16 採用的 SPR 結構，則將主要電源佈線轉移至晶片背面（Backside Power Delivery Network, BSPDN），開闢一個獨立供電層，讓訊號線能在前端獲得更多空間，降低延遲與交叉干擾。
SPR 的關鍵效益之一，是顯著降低 IR Drop（電壓壓降），並提升電源完整性（Power Integrity），有助於穩定高密度運算單元的供電表現。這對於 AI、HPC 晶片中多數核心高速同時運作的情況尤其關鍵。根據 AnandTech 與 IEEE 文獻，該結構亦帶來更高的能源效率與熱擴散均勻性。
這項技術與 Intel 的 PowerVia、Samsung 的背面供電架構（如 SF1.4 所導入）屬同類概念，皆屬於業界邁向 2 奈米以下製程的主流方向。不過，台積電強調其 SPR 結合 GAAFET 架構，透過內部專利流程控制與成熟製造鏈，能以更高良率率先實現大規模量產，並預計在 2026 年下半年量產部署，是其超越競爭對手的核心優勢之一。
與前代技術的比較：N2P vs A16
從 N2P 到 A16 的轉變，不只是單純製程節點的數字遞減，更是邏輯電晶體與供電架構的根本性變革。N2P 採用的是成熟的 FinFET 技術與正面供電方式，雖然在效能與能效比上已達不俗表現，但隨著晶片規模與複雜度持續擴張，其佈線擁擠、電源完整性挑戰與漏電風險也愈發明顯。
而 A16 則是台積電邁入所謂埃米世代的代表節點，首度引入 GAAFET 與 SPR（Super Power Rail）兩大關鍵創新，不僅進一步壓縮電晶體尺寸，還重新配置供電路徑，藉以強化功率效率與訊號完整性。這不僅為未來的高效能運算與 AI 應用提供強大基礎，更代表著台積電從平面微縮邁向三維整合的里程碑。
項目 | N2P 製程 | A16 製程（預計） |
晶片密度 | 基準 | +10% |
功耗 | 基準 | -15%～-20% |
效能 | 基準 | +8%～+10% |
電晶體架構 | FinFET + BSNFD | GAAFET + SPR |
從上表可以看出，A16 在效能、功耗與密度上全方位勝出。這背後不只是微縮的成果，更是整合封裝與電源設計創新帶來的綜效。
應用場景：誰能受惠於 A16？
資料中心與 HPC（高效能運算）
A16 的設計初衷之一，就是為了滿足資料中心與 HPC 對於高速、高效能的渴望。在 AI 模型日漸龐大、推論與訓練需求不斷提升的時代，A16 提供了低延遲與高密度的最佳解方。其節能特性更讓企業在 ESG 議題上佔有優勢。
行動與消費性電子：更快、更久
行動裝置講究的就是「性能怪獸 + 續航不減」。A16 對電源效率的提升，讓手機 SoC（系統單晶片）能跑得更快卻更省電，意謂著更滑順的使用者體驗與更長的電池壽命，甚至可能延伸至穿戴式裝置、AR/VR 等對耗能與發熱極為敏感的應用。
AI 與車用電子
邊緣 AI 與智慧駕駛對晶片性能與能效比要求極高，A16 以其更穩定的電源分佈與運算密度，能支撐更多感測器輸入與即時運算需求，為未來自駕車平台與 AI 邊緣裝置奠定基礎。
技術挑戰：小即是難，大即是貴
製程複雜度提升
從 FinFET 轉向 GAAFET，加上 SPR 這類背面技術，意味著製程控制、製造良率與驗證流程的幾何級數提升。這也讓 A16 成為資本與技術密集度最高的節點之一。
背面供電的材料與整合難題
SPR 涉及晶圓背面鍍膜、薄化與再佈線等新技術，任何微小失誤都可能導致整片晶圓報廢，因此需要極高的製造精度與成熟度。根據 AnandTech 等技術媒體分析，該步驟對於電源完整性（Power Integrity）與熱設計（Thermal Budget）皆為挑戰，但台積電已透過多代製程演進建立相關經驗。
成本上升，但值不值得？
台積電尚未公布 A16 的晶圓價格，但從過往經驗推估，單位成本勢必高於 N2P。然而對於 HPC 與 AI 應用而言，效能與能效比的提升將為終端產品創造更高價值，從而抵銷初期的成本負擔。
台積電與競爭者的棋局：Intel 與 Samsung 的來勢洶洶
公司 | 對應技術節點 | 技術特點 |
Intel | 18A（2025） | PowerVia 背面供電 + RibbonFET |
Samsung | SF1.4（2027） | MBCFET GAA 架構 |
TSMC | A16（2026） | GAAFET + SPR |
儘管 Intel 與 Samsung 都提出了具有前瞻性的製程藍圖，TSMC 憑藉穩定量產能力與生態系整合能力，依然在先進製程市場佔有領先地位。
結語：埃米不只是單位，是半導體下一個奇點
A16 是台積電對未來十年技術趨勢的回應，也是全球半導體產業邁入「埃米紀元」的代表作。它標誌著製程設計不再只是橫向的微縮，而是垂直的堆疊、後端的整合與能源效率的重構。
在這場從原子級結構開始的晶片競賽中，台積電正以前所未有的精度與速度推動技術邊界。如果說 1 奈米是技術的終點，那麼 A16 與其引領的埃米世代，則是人類運算潛力的新起點。
