台积电(TSM.US)的汽车芯片新节点：N4AE和N3AE

作为本周北美技术研讨会的最后一组公告，台积电(TSM.US)以其以汽车为中心的流程的一些新消息结束了他们的晶圆厂路线图更新。对于他们的汽车客户，台积电正准备为市场提供一对新的专业工艺节点，N4AE和N3AE，旨在提供台积电即将推出的汽车级工艺节点的早期版本，供需要早期开始设计和/或生产的客户使用。

在芯片制造方面，汽车行业是出了名的保守，因为汽车产品在安全性和可靠性方面的要求要高得多。由于充分的理由，汽车行业在使用硅光刻工艺节点方面传统上落后一代左右，因为他们等待它们成为真正经过验证的工艺。话虽如此，软件定义汽车的趋势正在推动对更高性能处理器和更多芯片的需求快速增长，这促使业界缩小差距，更快地过渡到更新的节点。

为了满足这一预期需求，台积电本周宣布了其汽车早期(AE)制造工艺，旨在帮助汽车制造商更早地开始为前沿节点设计新芯片。台积电的N3AE

(3nm级)和N4AE

(4nm级)技术是开发完整的汽车级N3A工艺的垫脚石，预计将提供消费级可靠性，并将分别提供基于N3E和N4P的汽车专用工艺设计套件(pdk)。

对于需要传统的高可靠性汽车级芯片的客户，芯片设计师可以在今年晚些时候使用N3AE开始开发汽车级产品，而这些产品将在几年内在完全合格的汽车级N3A生产节点上进行生产。另一种选择是，那些希望将芯片更快推向市场，用于驱动汽车中不那么关键的系统(如数字驾驶舱和其他非关键系统)的客户，可以计划将N4AE投入生产。在汽车早期节点上生产意味着放弃一个完全合格的汽车工艺节点的一些好处——本质上是制造更接近消费级的芯片——但它将允许芯片设计师提前一年在尖端节点上生产他们的芯片。

传统上，汽车制造商和汽车级电子产品的开发商要求他们的芯片在功能安全性(按ASIL系统分类)和物理稳健性(按AEC-Q100标准分类)两方面都符合质量和可靠性要求。提高芯片的物理稳健性需要专门开发/调整的工艺技术和设计规则来满足这些更高的要求，通常代工厂及其汽车芯片合作伙伴需要两到三年的时间来开发汽车级工艺技术。例如，自2020年以来，台积电一直在使用其N5

(5nm级)制造工艺生产智能手机和个人电脑芯片，但汽车级N5A直到今年才最终准备就绪。

同时，并非车辆内的所有系统都需要符合最严格的完整性和可靠性标准。例如，驱动信息娱乐、数字驾驶舱和高级驾驶辅助系统(ADAS)的芯片不必达到AEC-Q100

1级(处理温度在-40°C至+150°C之间)。这些系统还往往需要大量的处理能力，从而使它们从前沿节点中受益匪浅。

台积电表示，其N3AE (3nm Auto

Early)将于2023年推出，并将提供基于N3E的汽车工艺设计套件(pdk)。它将使客户能够启动专门用于汽车应用的3nm节点的设计，最终导致N3A工艺，预计在2025年完全符合汽车使用标准。

与此同时，更着急的客户也可以选择N4AE。N4AE基于台积电现有的N4P工艺技术，客户将能够在2024年提前一年开始使用N4AE进行风险生产。据推测，考虑到N4P的传统，N4AE也将是一个很好的候选人，将已经为N4P设计的IP(已经有很多了)结合起来，进一步缩短上市时间。

台积电没有提及哪些客户有兴趣在其汽车SoC中使用其N3AE和N4AE工艺技术，但有几个通常的怀疑，多年来一直在提供高性能功能丰富的汽车SoC。

本文编选自“半导体行业观察”微信公众号；智通财经编辑：陈筱亦