2024年，AI引发的芯片需求全面爆发，半导体产业结构性转型持续演进。在这一年，台积电再次交出了一份亮眼答卷：不仅巩固了其技术领先地位，还在产能、营收、客户结构与全球战略布局方面全面开花，成为当前全球最具战略纵深的半导体企业。

透过其刚刚发布的2024年年报，我们可以更清晰地看到：在这场以AI为主引擎的产业变革中，台积电正以技术为根基、制造为核心、生态为延伸，持续构筑属于自己的“护城河”。

AI爆发年，台积电“稳稳赢麻”

2024年，尽管全球经济仍充满不确定性，传统消费电子市场复苏缓慢，但AI相关芯片的需求却持续强劲，推动晶圆代工行业走出低谷，重回成长轨道。台积电成为最大受益者之一。

年报显示，2024年台积电全年合并营收达900亿美元，同比增长30%；税后净利达365亿美元，同比大幅增长35.9%。毛利率达到56.1%，营业利益率达45.7%，皆创历史新高。

作为全球晶圆代工产业的龙头，台积电已经在业内建立起不可动摇的地位。台积电在IDM 2.0产业（包括了封装、测试和光罩制造等更多环节）中占据34%的市场份额，较2023年的28%显著提升，进一步巩固行业领导地位。

2024年，台积电提供了288种不同的制程技术，为522家客户生产了11,878种不同产品，客户基础高度多元，业务抗波动能力强。2024年台积电及其子公司的晶圆出货量达到1,290万片12英寸晶圆当量，同比增长7.5%，相较2023年的1,200万片12英寸晶圆当量有所提升。值得一提的是，7纳米及以下先进制程的营收占比提升到了69%，远高于去年的58%，这也正是AI、高性能计算（HPC）等领域的“黄金节点”。

从地域分布来看，台积电的营业收入主要来自北美市场，占比达到70%；中国大陆市场占11%；亚太（不含中国大陆与日本）市场占10%；日本市场占5%；而欧洲、中东和非洲市场占4%。

根据产品平台的不同，高效能运算产品占据了51%的收入份额，智能手机占35%，物联网占6%，车用电子占5%，而消费性电子产品和其他产品分别占1%和2%。针对这五大主要市场，台积电已经构建了五个核心技术平台，例如，在高效能运算领域，台积电有N4X和N3X等先进制程技术；在智能手机领域，台积电提供了包括N2、N3、N4等领先的逻辑制程技术；对于车用电子，推出了针对汽车应用的3纳米Auto Early（N3AE）解决方案。

台积电制程技术平台全景

作为一家领先的代工厂，台积电凭借广泛而深入的制程技术布局，覆盖了从先进逻辑节点到低功耗与特殊制程的多个关键领域，持续为客户提供高性能、低功耗、可靠性强的制程解决方案。

先进逻辑制程

在3纳米制程技术（N3）方面，台积电已稳定迈入量产第三年，并通过多个衍生版本不断深化其产品布局。N3E（增强型）技术自2023年底开始量产，至2024年已实现大规模导入，提供更优功耗表现；紧接着，N3P（强效版）进一步在逻辑性能与能源效率之间取得更佳平衡，强化其在高效能运算（HPC）与移动终端市场的应用价值。此外，专为高性能计算设计的N3X制程也已于2024年完成验证，预计将于2025年正式进入量产，满足AI与服务器市场对极致运算能力的迫切需求。2024年，3纳米制程技术占据公司整体晶圆销售的18%。

在4至7纳米制程层级，台积电依然保持稳定供货与技术优化。4纳米（N4/N4P）已进入第3年量产，持续作为智能手机与消费电子主力平台；而N4C（精简型强效版）则在2024年开发完成，提供更高的电晶体密度与更简化的制程路径，有望于2025年导入量产。其他如N5P（5纳米强化版）、N6、N7+等平台，依然广泛应用于智能终端、高效运算、消费电子与车用芯片的生产中，为客户提供稳定的技术支撑和灵活的产品组合。

台积电在低功耗逻辑平台上的投入同样卓有成效。面向物联网（IoT）与AIoT终端应用的N6e与N12e技术，提供了优化后的电压设计方案与超低功耗元件支持，广泛被应用于穿戴设备、边缘AI芯片等对电池寿命极为敏感的产品中。相应地，22ULL（22纳米超低漏电）等主流低功耗平台也已实现大规模导入，服务于蓝牙、Wi-Fi芯片及各类便携式终端的制造需求。

特殊制程技术

在特殊制程方面，台积电不断拓展其应用领域与技术深度。例如，N3A技术平台是在N3E的基础上，针对车用市场量身打造的解决方案，已于2024年推出0.9版制程设计套件，并将于2025年完成车规认证与设计平台建设。5纳米车规制程（N5A）已成功通过多个客户认证，部分产品原型已顺利导入生产。射频领域方面，台积电推出的N4C RF与第二代N6 RF+技术，持续满足5G通信与毫米波前端模块的高频与低噪声需求。

此外，在嵌入式非挥发性存储器方面，台积电的N12e RRAM与28ULL RRAM技术实现了可靠性与成本间的良好平衡，适用于AI边缘设备与车用控制芯片等场景。同时，公司在影像感测器（CIS）与矽光子（Silicon Photonics）方面的研发也在持续推进，2024年已成功实现COUPE光子堆叠平台的测试目标，支持三维堆叠、高速互连与低功耗传输，为未来数据中心和光电集成应用打开新局。

新兴平台拓展

不仅如此，台积电亦持续加强其在高电压BCD工艺、氮化镓（GaN）、OLED-on-Silicon显示驱动技术等新兴技术平台上的布局，为客户在智能电源、车载雷达、AR/VR设备及新世代电源管理领域提供更具竞争力的技术支持。

全球产能布局，多面开花

台积电当前在全球范围内的制造能力正稳步扩张，并呈现出“以台湾为中心，全球多点布局”的特征。

在中国台湾，台积电已建成四座超大规模12英寸GIGAFAB晶圆厂，截至2024年，年产能突破1274万片12英寸晶圆，涵盖从0.13微米至3纳米的多个技术节点，并配套提供半世代技术版本。这些工厂依托“SMP超级制造平台”，实现了统一的良率学习机制、产线调度及制程一致性，确保产能调配的灵活性与产品交付质量的稳定性。

除台湾本岛的GIGAFAB之外，台积电在全球制造布局方面取得了显著进展。位于美国亚利桑那州的第一座晶圆厂提前开始量产，采用最新的N4制程技术，且生产良率与台湾的晶圆厂相当。与此同时，在日本熊本的特殊制程技术晶圆厂也顺利开始量产，良率表现优异。在欧洲，台积电于德国德勒斯登举行了建设仪式，计划建设一座专注于汽车和工业应用的特殊制程技术晶圆厂，项目进展顺利。

维持高良率与高生产效率也是晶圆制造的核心挑战。对此，台积电构建了一套高度智能化的工程管控体系，整合了智慧侦测、智能诊断与认知式自我反馈三大功能模块，形成具备自学习与自优化能力的闭环管控系统。在良率提升、故障预测、制程调整及研发提速等方面取得重大成效。此外，为应对AI、HPC、车用与物联网芯片对可靠性提出的更高要求，台积电更进一步导入人工智能（AI）与机器学习（ML）技术。

值得一提的是，2024年，台积电已将智能制造系统从前段晶圆厂延伸至后段封装厂。

技术研发：挺进2纳米与Beyond节点

技术是台积电始终的立足点。2024年，台积电在研发上的投入达到营收的7.1%，不仅在晶圆代工领域遥遥领先，也超越多家国际科技巨头。

台积电的研发体系分为两大层级：一是中央研发部门，专责推进下一世代逻辑制程、SoC平台、封装技术与系统级整合方案（如InFO、CoWoS、TSMC-SoIC）的开发；二是分布在各晶圆厂的制程技术团队，聚焦于既有产线的工艺优化与制程升级。这种自上而下的组织架构，有效提升了技术从实验室走向量产的效率，也保障了先进制程技术的高良率稳定落地。

2024年，台积电在2纳米平台取得关键性进展，完成制程定义并进入良率提升阶段，客户IP也已验证完毕。同时，公司同步开发A16与A14平台：A16导入“晶背供电（Backside Power Delivery）”与全新纳米片架构；A14则兼顾高性能与成本效率，锁定高效能运算（HPC）与移动应用双重市场需求；目前两项技术均已完成初步设计验证与关键材料导入，并正稳步推进至量产准备阶段。

在微影与光罩技术方面，台积电持续强化其极紫外光（EUV）平台。2024年，公司在提升EUV光罩良率与叠层精度方面取得关键进展：通过优化吸收层材料、多重电子束光罩绘图、显影与清洗制程，公司有效提升了线宽均匀性与图形可靠度，为A14与A16制程的高密度图形化打下基础。同时，台积电也在导入高数值孔径EUV曝光技术（High NA EUV），并投入新一代光罩缺陷检测与修复平台，确保下一世代先进制程的微影良率持续领先。

后摩尔时代的核心竞争力：先进封装与3D集成技术

在摩尔定律日趋逼近物理极限的当下，先进封装与3D集成技术已成为推动半导体性能持续演进的关键引擎。台积电的TSMC 3DFabric技术平台，正是公司在后摩尔时代的重要战略支点，它涵盖从系统整合芯片（TSMC-SoIC）、系统级晶圆（TSMC-SoW）、到多层次整合封装（CoWoS、InFO等）的一系列高度差异化技术组合，协助客户在高效能计算、AI训练、数据中心、移动终端等场景中突破性能瓶颈、提升系统集成度。

在芯片堆叠领域，TSMC-SoIC技术已进入实质量产阶段，5纳米制程的芯片对晶圆（Chip-on-Wafer）堆叠技术已于2024年迈入第二年量产。同时，3纳米芯片堆叠方案也已完成关键制程验证，预计将于2025年正式进入量产。搭配台积电正同步开发的 TSMC-COUPE光子整合平台，该技术可将矽光子芯片与电路控制芯片通过SoIC架构实现紧凑耦合，为高速数据传输和低功耗通信应用打下坚实基础，目前进展符合预期。

在封装集成方面，台积电的CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技术家族已广泛应用于高性能计算市场，特别是在整合系统级芯片（SoC）与高频宽存储（HBM）方面展现强大优势。其中，CoWoS-S 作为该系列的旗舰工艺，采用硅中介层（Silicon Interposer）与嵌入式深沟槽电容设计，具备高密度互连与优异的电信号完整性，已在AI训练芯片与数据中心服务器等产品上大规模量产多年。CoWoS-R 技术则通过多层重布线层（RDL）简化设计流程，提升设计自由度，自2023年量产以来，已成为大尺寸封装产品的优选方案。

最新量产的 CoWoS-L 技术更是台积电在高密度整合方面的又一力作，融合RDL与嵌入式局部硅互连（Local Silicon Interconnect, LSI）优势，提升整体系统设计灵活性。LSI 不仅带来更高布线密度，还能嵌入深沟槽电容，大幅增强高性能芯片的电源完整性与热管理能力，是未来扩展大型计算芯片封装不可或缺的关键技术。

除标准封装外，台积电亦推出具颠覆性的 TSMC-SoW（System on Wafer）系统级晶圆技术，实现整片晶圆级别的异质整合与互连。这项技术特别适用于下一代数据中心芯片设计，可带来更高带宽、更低延迟、更优能效比。该平台的第一代产品（以逻辑芯片为主）已于2024年成功量产，标志着晶圆级系统设计正式走向商用化。

在移动终端与轻量级AI应用方面，台积电也以 InFO（整合型扇出）技术 持续巩固市场领先地位。2024年，公司大规模量产InFO_PoP层叠封装平台，为高端智能手机等移动设备提供高性能、轻薄化、低功耗的解决方案；同时，采用背面线重布（Backside RDL）结构的新一代InFO封装技术也已完成认证，进入量产准备阶段，为未来多晶片封装的可扩展性打下基础。

此外，面向未来的先进制程需求，台积电也同步推进 2纳米工艺专用封装技术的开发。2024年，台积电已成功验证适用于2纳米制程的细间距铜凸块阵列（Fine-Pitch Cu Bump）技术，为下一世代芯片堆叠与封装互连提供更紧密、低电阻、高可靠性的解决方案，奠定了其在先进封装工艺上的下一阶段布局。

台积电在后段制程的创新同样不容小觑。面对AI与HPC芯片对功耗、速度与信号完整性提出的极限挑战，2024年公司成功开发新型连接架构，不仅实现了更低功耗与更高布线密度，也显著提升了信号传输速度与系统稳定性。在新材料研究方面，台积电聚焦于电容控制材料与高可靠性互连金属的开发，测试结果显示新一代导线技术在单位面积布线容量、电阻与可靠性方面均优于现有主流方案，预期将大幅提升未来多层封装结构的集成效能。

台积电在前段和后段制造能力上的深度整合，使其能够提供功耗、性能和芯片尺寸的优化，帮助客户加速产品上市。台积电的“开放创新平台”（Open Innovation Platform）和“台积大同盟”（TSMC Grand Alliance）进一步增强了公司在半导体行业中的领导地位。台积电的“绝不与客户竞争”的承诺，进一步奠定了其在全球客户心中的信任基础。自公司成立以来，台积电从未设计、生产或销售任何自有品牌的芯片产品，始终专注于为客户提供专业的半导体制造服务。

探索前沿材料与极限微缩

2024年，台积电在多个国际顶尖学术会议上发表了一系列具有突破性的研究成果，展现其在技术演进方向上的深度布局与原创能力，为后摩尔时代的技术路径提供了新参考。

在新型低维电晶体结构方面，台积电在当年VLSI Symposium大会上展示了业内领先的一维碳纳米管晶体管（CNFET）成果。该器件采用密集排列的碳纳米管通道结构，结合优化的闸极控制能力、通道跨导（gm）与接点接触电阻（Rc）控制技术，成功实现了目前已知性能最优的碳纳米管电晶体架构。

同时，在二维材料领域，台积电亦有重要突破。在2024年IEEE IEDM（国际电子元件会议）上，台积电首次公开展示了基于单层二硫化钼（MoS₂）通道的双层堆叠纳米片晶体管（Stacked Nanosheet FET）的电气性能。该结构采用标准的纳米片释放工艺，结合高介电常数薄膜与金属闸极沉积技术，展现出优异的电学特性。这一成果标志着二维材料在逻辑晶体管三维集成方面迈出了关键一步，也验证了其在极端微缩节点（如1nm以下）作为硅替代材料的潜力。

在推进CMOS后段整合的三维电路应用方面，台积电正积极布局后段兼容的氧化物半导体场效晶体管（OSFET）。在2024年VLSI Symposium中，公司展示了全球首个通道长度小于100nm的p型氧化亚锡（SnO）晶体管，不仅具备10~20mA/mm的电流密度，还实现了超过10⁴的开关电流比（I_on/I_off）。而在同年IEDM会议中，台积电进一步介绍了基于原子层沉积（ALD）技术的n型W掺杂氧化铟（IWO）通道晶体管，该器件通过引入氧化保护层与后退火技术，成功实现增强型模式操作，并打破了传统氧化物半导体在性能与稳定性之间的权衡。

面对AI与高效能计算所驱动的新存储需求，台积电也在探索具备更高密度与能效比的新型存储元件。2024年IEDM大会上，公司展示了一套适用于AI边缘设备的自旋力矩转移式磁阻随机存取存储（STT-MRAM）的系统级优化设计方案。通过DTSCO（Design-Technology-System Co-Optimization）方法学，台积电在此结构中导入创新的电容耦合感测放大器，在提升读取稳健性的同时，实现了27.1%至45.3%的读取能效优化。这项成果为高效、低功耗非挥发性存储在边缘AI芯片中的导入提供了可靠的工程基础。

综合来看，台积电的技术研究策略紧密围绕逻辑微缩、材料创新与系统集成三大主轴。这些成果虽未大规模商用，但无疑代表着台积电未来5~10年战略布局的“种子技术”。

写在最后

台积电之所以能在巨浪中屹立不倒，原因并不复杂——它始终专注，始终不抢客户饭碗，始终围绕客户需求演进技术与服务。从不做自有品牌芯片，只做最专业的代工；从先进制程到后摩尔集成，一步一脚印地构建护城河。

2025年，台积电仍将站在AI技术浪潮的核心。生成式AI、边缘智能、高速互连、低功耗系统设计……这些新需求背后，几乎每一项都指向对更强算力和更先进制造的渴望。