人形机器人100家-大脑公司丨台积电 TSMC

HHT先进技术服务 2025-09-03 17:16


人形机器人被誉为下一代颠覆性的智能终端,其核心是高度集成的人工智能(AI)、环境感知和精密运动控制。这一切功能的实现,都依赖于一系列高性能、高能效、高可靠性的芯片,而这正是台积电的主战场。



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公司基本情况

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在当今数字世界的每一个角落,从我们掌中的智能手机到云端庞大的数据中心,从疾驰的智能电动汽车到即将普及的人形机器人,一颗颗微小而强大的芯片,如同这个时代的“新石油”,驱动着科技文明的进步。而全球超过一半的尖端芯片,都诞生于一家来自中国台湾的企业——台湾积体电路制造公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC),业界更习惯于称其为“台积电”。它不仅是全球半导体产业的绝对基石,更是地缘政治格局中的战略要地。本文将深入探讨台积电的传奇发展历程、其多样化的产品矩阵、伟⼤的创始⼈背景,以及其在前沿⼈形机器⼈领域的关键布局。


发展历程


初创与生存(1987-1990s初)

成立之初,台积电技术落后,客户匮乏。其突破性的契机来自于与荷兰飞利浦的合资以及成功引进英特尔的质量认证。获得英特尔的认可,相当于拿到了全球半导体市场的“质量通行证”,从此订单纷至沓来。


技术追赶与确立地位(1990s)

台积电紧紧抓住摩尔定律的节奏,持续投入研发。在0.13微米制程等技术节点上实现重大突破,开始与行业领导者并驾齐驱,并逐渐超越其他纯代工厂对手(如联电),确立了龙头地位。


技术领先与全球扩张(2000s-2010s)

 进入21世纪,台积电开启了“技术狂奔”模式。在45/40nm节点率先引入高介电常数金属闸极(HKMG)技术,在28nm节点取得空前成功,几乎垄断市场。其后,在16/20nm、10nm、7nm等每一个先进制程节点上,台积电都实现了对竞争对手(如三星、格罗方德)的领先。尤其是7nm制程,成为其制霸全球的里程碑,囊括了苹果、华为海思、英伟达等所有顶级客户的订单。


登顶封神与应对新挑战(2020s至今)

近年来,台积电在5nm、4nm、3nm制程上继续一骑绝尘,2nm制程也预计在2025年量产。其技术领先优势扩大到2-3年。然而,地缘政治、全球芯片短缺以及竞争对手的追赶,也给台积电带来了新的挑战。为此,台积电启动了全球战略布局,在美国亚利桑那州、日本熊本、德国德累斯顿等地建设新工厂,以服务全球客户、分散供应链风险。今天的台积电,市值长期位居全球前列,其动向直接牵动着全球科技和经济的神经。


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主要产品与解决方案

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先进制程技术(Advanced Process Technology)

这是台积电的王冠。其N3(3nm)、N4P/N4X(4nm)、N5(5nm)、N7(7nm)等系列制程,是生产最新一代CPU、GPU、智能手机SoC(系统级芯片)和AI加速器的唯一选择。这些芯片性能最强、能效最高,是高端市场的必需品。

 

特殊制程技术(Specialty Technology)

这是台积电强大根基和多元化的体现。并非所有芯片都需要最顶级的制程。台积电提供了全面的特殊工艺:

 

成熟制程(Legacy Nodes)

 如28nm、40nm等,广泛应用于微控制器(MCU)、电源管理芯片(PMIC)、传感器、物联网(IoT)设备等,市场需求巨大且稳定。

 

射频(RF)技术

用于制造5G/6G智能手机和基站中的射频芯片。

 

嵌入式闪存(eFlash)技术

用于汽车电子和工业控制所需的微控制器。

 

CMOS图像传感器(CIS)技术

用于手机、汽车和安防领域的摄像头传感器。

 

高压制程

用于显示驱动芯片(DDI)等产品。

 

先进封装与晶圆制造服务(Advanced Packaging & SiP)

随着摩尔定律逼近物理极限,通过封装技术来提升芯片整体性能变得至关重要。台积电开发了行业领先的3D封装技术,如:

 

CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)

将逻辑芯片和高带宽内存(HBM)等异质芯片整合在一起,极大地提升了数据传输速度和能效,是顶级AI/GPU芯片(如英伟达H100)的必备技术。

 

InFO(Integrated Fan-Out)

主要用于移动设备,提供更薄、性能更好的封装方案。

 

SoIC(System on Integrated Chips)

最新的3D芯片堆叠技术,实现芯片间更紧密的互联。

这些封装技术使得“超越摩尔定律(More than Moore)”成为现实,也是台积电构建其技术护城河的关键一环。


在人形机器人领域的应用与战略布局


“大脑”——AI运算芯片

人形机器人的“中央大脑”需要处理海量的视觉、语音和传感器数据,并进行复杂的实时决策。这需要强大的AI加速器或NPU(神经网络处理单元)。这些芯片几乎无一例外地采用台积电最先进的制程(如5nm、4nm甚至3nm)来制造,以确保在极小的体积和功耗下实现最大的算力。例如,为AI机器人提供核心算力的英伟达Orin和下一代Thor芯片,均由台积电代工。


“小脑”与“神经系统”——MCU与传感器芯片

机器人需要数十个甚至上百个微控制器(MCU)来精确控制关节、电机和执行器,实现平衡和灵活运动。同时,各类视觉传感器(CIS)、激光雷达(LiDAR)和毫米波雷达芯片,构成了机器人的“眼睛”和“耳朵”。这些芯片大量采用台积电的特殊制程,特别是其强大的eFlash、RF和CIS技术,以满足汽车级/工业级的可靠性、实时性和耐久性要求。


“心脏”——电源管理芯片(PMIC)

人形机器人是高度集成的移动设备,高效的能源管理至关重要。复杂的PMIC负责分配和管理电力,确保各个子系统在需要时获得稳定、高效的供电,最大化电池续航。台积电在模拟和电源管理芯片制造方面的成熟工艺,是这些关键部件的基础。


系统级整合——先进封装的角色

人形机器人对芯片的尺寸、功耗和集成度有极致要求。台积电的先进封装技术(如InFO、CoWoS)可以将处理单元、内存、电源管理芯片等不同工艺、不同功能的芯片集成在一个封装内,形成更小、更快、更省电的系统级封装(SiP),这非常适合机器人内部紧凑的空间布局。


战略意义上,台积电并不直接设计或生产机器人,但它通过其开放平台,为所有人形机器人领域的创新者(如特斯拉、Figure、优必选等)提供了最顶尖的“武器装备”。任何一家公司想要打造出性能领先的机器人,都几乎无法绕过台积电的制造技术。因此,台积电正如同其在整个数字时代所扮演的角色一样,它是赋能者(Enabler) 和基石(Foundation),默默支撑着整个人形机器人产业的萌芽与发展。随着该领域技术的不断成熟和量产需求的到来,台积电在特殊制程、可靠性和大规模制造方面的优势将愈发凸显。



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核心人物

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张忠谋1931年出生于浙江宁波,早年颠沛流离,后赴美国求学,先后毕业于哈佛大学、麻省理工学院(MIT)和斯坦福大学(电机工程博士)。1958年,他进入半导体行业巨头德州仪器(TI),并一路晋升至资深副总裁,成为公司第三号人物,掌管全球半导体业务。


在德仪的岁月里,张忠谋深度参与了半导体产业从无到有的过程。但他也敏锐地洞察到了传统IDM(Integrated Device Manufacturer,整合元件制造)模式的弊端。在那个时代,所有半导体公司(如英特尔、TI)都是自己设计、自己制造芯片。这意味着巨大的资本投入和技术壁垒,许多有志于芯片设计的初创公司难以生存。


1985年,应中国台湾当局邀请,张忠谋辞去在美国的高薪职位,出任台湾工业技术研究院院长。他带来的不仅是一个经验丰富的管理者,更是一个颠覆性的商业模式构想——纯晶圆代工(Pure-Play Foundry)。


1987年,张忠谋克服重重困难,成功创办了台积电。公司的理念非常简单,却又石破天惊:“我不与客户竞争。” 台积电只专注于芯片的制造环节,为全球所有的芯片设计公司(无厂半导体公司,Fabless)提供最专业、最先进的制造服务。这一模式彻底改变了全球半导体产业的格局,催生了高通(Qualcomm)、英伟达(NVIDIA)、超微(AMD)等一大批顶级芯片设计公司的辉煌,也让创新之火在全球燎原。


张忠谋因此被尊称为“芯片大王”和“晶圆代工之父”。他于2018年正式退休,但他所奠定的企业文化、战略眼光和技术追求,至今仍是台积电最核心的DNA。


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