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3nm/1.4nm 制程加速落地,先进制程与先进封装共振,划片刀如何适配超薄晶圆与窄切割道?
2026 年第一季度,台积电单季营收约 359 亿美元,同比增长 40.6%,环比增长 6.4%(美元口径),AI 算力芯片需求被管理层形容为"极其强劲",且这一供需缺口预计将延续到至少 2027 年。[1] 在算力侧高速扩张的同时,制程侧的代际切换也在加速——3nm 已成为先进制程的营收主力,2nm 于 2025 年第四季度进入量产,1.4nm(A14)将于2027年底启动风险性试产,2028年下半年完成大规模量产;[23]与之并行的,是 CoWoS、HBM 等先进封装产能的连续翻番。当晶圆被切得越来越薄、切割道被压得越来越窄,划片刀——这道封装前序工序中"看不见"的耗材——正在迎来新的工艺边界。

PART 01先进制程加速:3nm 进入营收主力,1.4nm 进入风险试产
从台积电公开披露的数据看,3nm 工艺已从 2023 年的爬坡阶段进入产能主力区间。2024 年 3nm 工艺贡献营收约 162 亿美元,占全年营收的 18%;[2] 到 2025 年第四季度,3nm 制程营收占比已提升至 28%,5nm 占 35%,7nm 占 14%,7nm 及以下制程合计占比达 77%。[3] 这一组数据反映出,先进制程的渗透节奏正在前移,3nm 不再是"领先客户的小批量尝试",而是进入规模化供应阶段。
2nm(N2)的量产节点亦已落地。台积电官网的技术专题页面明确披露:"2 纳米(N2)工艺已于 2025 年第四季度如期量产。"[4] N2 工艺是台积电首次采用纳米片(Nanosheet)GAA 晶体管的量产节点,相较前代 N3E 工艺在性能与功耗方面均实现明显提升,是公司从 FinFET 走向 GAA 架构的关键过渡节点。苹果、英伟达、AMD、高通等头部客户均已预订 N2 产能,主要对应 2026 年的高端移动与算力产品。

更具代际意义的,是 1.4nm 工艺的推进节奏。台积电在 2025 年北美技术论坛上正式公布 A14 工艺,计划于 2028 年规模量产,初期版本不采用背面供电(BSPdn),后续将引入 Super Power Rail(SPR)背面供电技术。[5] 根据产业链设备端信息,A14 制程将于2027年底风险试产、2028年规模量产。量产初期仍以 0.33 NA EUV 光刻机配合多重图形化工艺为主,以平衡成本与产能。[6]
2025 Q4台积电 N2 量产节点 | 2027 A14 风险试产 | 2028A14 规模量产 |
三星与英特尔的 1.4nm 路线图同样在推进,但节奏差异明显。三星原计划于 2027 年量产 SF1.4(1.4nm 级)工艺,并在 2025 年代工论坛上重申该节点可于 2027 年达到性能与良率的量产里程碑;[7] 但 2025 年下半年以来,业内陆续有报道指出,三星在 2nm 工艺良率承压的背景下,正将资源向 2nm/4nm 的稳定化倾斜,SF1.4 的实际量产时点可能推迟至 2028—2029 年,能否按原路线图推进仍存变数。[8] 英特尔方面,14A(1.4nm 级)节点原计划于 2026 年进入风险试产,但 2025 年底 CEO Lip-Bu Tan (陈立武)在 Cisco AI Summit 上披露,14A 风险试产推迟至 2028 年、量产时点相应延后至 2029 年,10A(1nm 级)节点亦在路线图中。[9]

三条路线图叠加,可以观察到两个共同趋势:其一,晶体管架构从 FinFET 向 GAA 全面切换,2nm 是分水岭,1.4nm 是稳定推广节点;其二,背面供电成为 1.4nm 时代的差异化技术选项,英特尔 14A 与台积电 A14 后续版本(A14P)均计划引入。对于后段封装而言,这两条技术线意味着晶圆背面将承担更多功能层与供电结构,背面减薄、背面金属化的工艺窗口进一步收窄,划片工序所面对的晶圆结构更趋复杂。
PART 02先进封装共振:超薄晶圆与窄切割道的双重压力
先进制程的演进并非孤立事件。根据德勤发布的《2026 全球半导体行业展望》,2026 年全球半导体行业总收入预计将达到约 9750 亿美元,其中存储器收入约为 2000 亿美元,占半导体行业总收入的 25%,AI 对 HBM3、HBM4 和 DDR7 等内存的需求增长是核心驱动。[10] 与之配套的先进封装产能亦在大幅扩张。SEMI VISION 数据显示,2024 年全球 CoWoS 产能约为每月 3.5 万至 4 万片晶圆,2025 年提升至 6.5 万至 7.5万片,2026 年有望进一步扩张至 9 万至 11 万片。[11]

3.5—4 万片2024 CoWoS 月产能 | 6.5—7 万片2025 CoWoS 月产能 | 9—11 万片2026 CoWoS 月产能 |
HBM 是先进封装扩产的核心拉动力之一。SK 海力士于 2025 年 3 月率先向客户送样 12 层[12] 三星紧随其后交付 12 层 HBM4E 样品,单堆栈容量 48GB,引脚速率 14—16Gbps,整体性能相较 12 层 HBM4 提升超过 20%;[13]美光给客户提供了 16 层堆叠、48GB 容量 HBM4 的早期样品,专为 NVIDIA Vera Rubin 平台设计,单颗容量较 12 层 36GB HBM4 提升 33%。[14] HBM 与 CoWoS、3D 堆叠的耦合度极高——一颗 AI 加速器中,HBM 与 GPU 通过硅中介层互联,再经 CoWoS 基板引出,整条链路上的每一片裸芯片都要经过减薄、切割、键合三道关键工序。

减薄工艺是先进封装对前道切割的第一重压力来源。行业研究数据显示,2.5D、3D 等多层封装所用裸芯片厚度普遍在 100μm 以下,部分场景甚至低于 30μm;DRAM 内存芯片通常减薄至 50μm 左右;MEMS 器件厚度则在 30μm 量级。[15] 当晶圆被减薄到这一厚度区间后,原本依靠自身刚性维持平整的硅片开始呈现"柔软、刚性差、易翘曲"的物理特性,划片工序中所能施加的进给力、主轴转速、冷却液流量都被显著约束,传统的工艺窗口不再适用。
第二重压力来自切割道宽度的持续收窄。在传统的功率器件与中低端 IC 上,相邻芯片之间的切割道宽度通常在 60μm 至 150μm 之间,划片刀有充足的进入与退出空间;但在小尺寸逻辑芯片、堆叠式存储、CIS、射频前端等场景下,切割道宽度被压缩到 60μm 以下,部分超窄切割道设计已下探至 30μm 量级。[16]

第三重压力来自被切割材料本身的多元化。除了传统的硅基晶圆,碳化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、钽酸锂、铌酸锂、碳化钨、氧化镓等化合物半导体被广泛用于功率、射频、光电器件中。这些材料的硬度、脆性、热膨胀系数差异显著,例如碳化硅的莫氏硬度接近 9.5,是硅的约三倍,对划片刀的金刚石浓度、结合剂硬度、切削刃型提出了差异化要求。同一型号刀片难以跨材料复用,工艺匹配的工作量被放大。
PART 03切割工艺的新挑战:超薄、超窄、超精的复合约束
当超薄晶圆、窄切割道、复杂材料结构在同一颗芯片上叠加,划片工序面临的不再是单一参数的优化,而是一组互相制约的工程约束。业内常用"崩边"(chipping)来衡量划片质量,分为正面崩边与背面崩边。正面崩边主要由刀片切入瞬间的冲击应力引起,背面崩边则与刀片穿出晶圆时的剩余应力相关。

切割道宽度收窄带来的另一项挑战,是刀片可用的"切削刃宽度"被同步压缩。这就要求结合剂体系既要保证金刚石颗粒的牢固把持,又要让磨损后的颗粒能及时脱落、露出新的切削刃,即所谓"自锐性"。
晶圆翘曲(warpage)是另一项无法回避的工程变量。减薄后的薄晶圆在切割膜上不再保持平整,主轴下刀点的实际位置与程序设定值之间存在偏差。若沿用恒定进给速度的策略,刀片在翘曲高点容易过切,在翘曲低点则可能切不透。业内通常通过切割用蓝膜或UV膜的贴合优化、真空吸附夹具、自适应进给控制等方式将这一偏差抑制在可接受范围,但对刀片的进给响应一致性提出了更高要求。

除机械式金刚石切割外,行业已在并行推进激光隐形切割(Stealth Dicing)、等离子切割(Plasma Dicing)等替代工艺。激光隐形切割将激光聚焦于晶圆内部形成改性层,再通过扩带将芯片分离,无需消耗切割道宽度,适合 MEMS 等水敏器件;等离子切割利用深反应离子刻蚀去除切割道材料,可实现 20% 以上的切割道宽度缩减。但到目前,机械式金刚石切割仍是主流方案,凭借成熟的设备生态、可控的单片成本与稳定的工艺重复性占据绝大部分量产线。[18]
在复合约束下,划片刀的选型已不再是"型号对号入座"的简单匹配,而是结合晶圆厚度、切割道宽度、Die 尺寸、材料种类、切割模式(single cut / step cut)、切割速度、冷却液流量等十数个变量的系统性工艺优化。一份针对特定产品的划片方案,往往需要经过材料研判、刀片规格确定、切割参数矩阵试验、客户现场模拟验证等多个环节,才能形成可量产的工艺包。
PART 04划片刀的适配路径:从材料、结构到工艺的协同
划片刀从大类可分为轮毂型晶圆划片刀(硬刀)和无轮毂型划片刀(软刀)。晶圆切割一般选用轮毂型晶圆划片刀。

金刚石颗粒的粒度、浓度与结合剂配方是划片刀的核心技术变量。一般而言,金刚石粒度越细,切割表面粗糙度越低,崩边尺寸越小,但切削效率相应下降;浓度越高,单位刃长上的切削点越多,单点切削力下降,但结合剂对颗粒的把持难度上升。硬刀结合剂的软硬度及不同配方路线的结合剂,均会对刀片的自锐性产生显著影响。[19]
在窄切割道场景中,"刃宽"与"露出量"是两个关键的规格参数。以江苏卓进半导体划片刀供应商公开的产品规格为例,其常用轮毂型金刚石划片刀的刃宽覆盖 10-100um 的规格,刀刃露出量覆盖 380-1600um 的规格,用于匹配不同厚度的晶圆。[20] 这种矩阵化的规格设计,本质上是在用产品标准化对抗工艺个性化——通过有限的规格组合覆盖大部分晶圆类型,避免每个客户、每款产品都重新开模。
切割模式的选择同样影响最终质量。single cut(单刀切割)适用于薄晶圆、无low-k介质晶圆或裸衬底片;step cut(阶梯切割)采用两把刀片分两步切割,第一把刀片开槽、第二把刀片切透,可有效抑制厚晶圆与硬脆材料的背面崩边,是 IGBT、碳化硅、双层键合芯片等场景的常用方案。

工艺验证是划片刀落地的关键环节。由于切割结果与具体设备型号、主轴状态、冷却液配方、切割膜型号高度相关,卓进半导体通常需要在自有的高精度划片机上模拟客户现场,按批次对刀片进行抽样全切测试,验证批次之间的一致性,再交付客户。这种"产品+工艺"的打包交付模式,正在成为先进封装客户选择耗材供应商的事实标准,单纯的型号匹配已难以满足 1.4nm 时代对良率稳定性的要求。
PART 05产业链协同:国产耗材在窄切割道场景下的角色
从设备格局看,晶圆厂设备(WFE)领域(含晶圆加工、晶圆厂设施和掩膜/掩模版设备)2024年创1040亿美元纪录后,预计2025年增长11.0%至1157亿美元(此前年中预测为1108亿美元),主要因DRAM及HBM投资强于预期;中国持续扩产。2026、2027年预计再增9.0%和7.3%,达1352亿美元,设备商将加大先进逻辑与存储技术支出。[22]
芯片后道封测领域延续2024年开始的强劲复苏。2025年半导体测试设备销售额预计激增48.1%至112亿美元,封装设备销售额增长19.6%至64亿美元。2026、2027年测试设备销售额预计继续增长12.0%和7.1%,封装设备销售额预计增长9.2%和6.9%。驱动力来自器件架构复杂度提升、先进/异构封装加速渗透,以及AI与HBM对性能的严苛要求;部分抵消因素为消费、汽车与工业需求持续疲软。[22]

近两年国产耗材的进展值得关注。江苏卓进半导体科技等专注于半导体封装磨划耗材的国内厂商,已实现轮毂型硬刀、无轮毂型软刀、磨刀板、研磨轮的矩阵化产品布局,月产能持续扩大。其轮毂型金刚石划片刀适配 DISCO、TSK 等国际主流设备以及国产设备,覆盖 12 英寸至 4 英寸的晶圆尺寸。在超窄切割道场景下,针对 150μm 厚、切割道宽 28μm、Die 尺寸 0.15×0.15mm 的晶圆,ZZ型号超薄型轮毂型刀片已在客户端中实现稳定切割;针对80-150 μm厚度的砷化镓晶圆,亦形成了成熟的工艺方案。[24]
需要指出的是,国产耗材的进展并不等于对国际龙头的全面替代。在 28μm 及以下的极窄切割道、化合物半导体硬脆材料、超薄晶圆翘曲控制等高难度场景,工艺验证周期长、客户认证门槛高,国产化仍处于逐节点推进的阶段。国内厂商当前的角色定位更接近"在主流场景提供稳定供应、在特定场景实现差异化突破",而非一蹴而就的市场份额翻转。这种节奏与设备侧的国产化进程基本同步,符合半导体产业链国产替代的普遍规律。
PART 06结语:制程与封装共振下的"看不见的精度"
3nm 营收占比的攀升、2nm 的量产、1.4nm 的风险试产,以及 CoWoS 与 HBM 产能的连续翻番,共同构成了 2026—2028 年半导体产业的主旋律。在这条由光刻、刻蚀、薄膜、量测等"显学"主导的代际切换路径上,划片刀所代表的封装前序耗材并不显眼,却承担着将每片晶圆"无损分离"的最终责任——它的崩边控制水平,直接决定了下游贴片、键合工序的良率起点。

从工艺演进趋势看,超薄晶圆与窄切割道将成为未来三到五年的常态化约束。机械式金刚石切割在主流量产线上仍将保持主导地位,激光隐形切割、等离子切割则在特定场景形成补充。无论路径如何选择,划片刀的核心技术变量——金刚石粒度、浓度、结合剂体系、刃宽与露出量——都将继续围绕"更薄、更窄、更精"的方向迭代。对于国产耗材厂商而言,能否在 40μm 及以下切割道、100μm 以下超薄晶圆、化合物半导体等关键场景形成可量产的工艺包,将决定其在先进封装时代的产业位置。
这是一场相对安静的工艺长征。没有制程节点切换时的舆论聚焦,也没有设备首台交付时的仪式感,划片刀的进步更多体现在每一片晶圆、每一道切割道的良率曲线里。但当 1.4nm 制程与先进封装在 2028 年前后真正形成规模共振时,这些"看不见的精度"将被证明是支撑产业代际切换不可或缺的一环。
参考来源:
[1] 台积电 2026 年第一季度法说会实录,财联社,2026 年 4 月;"台积电:2026 年 Q1 营收 359 亿美元,同比增长 40.6%",新浪财经 / ChinaFlashMarket,2026 年 4 月 20 日。美元口径环比增长 6.4%。
[2] "台积电、三星 3nm 之争,再现工艺突破的制胜法宝",OFweek 电子工程网,引用台积电 2024 年报披露 3nm 工艺 2024 年贡献营收 162 亿美元、占比 18%。
[3] "台积电 2025Q4 净利大涨 35%:创下历史新高",新浪财经 / 36 氪 / ChinaFlashMarket,2026 年 1 月;2025 Q4 3nm 占 28%、5nm 占 35%、7nm 占 14%,7nm 及以下合计 77%。
[4] 台积电官网"逻辑制程"页面 N2 技术专题;"台积电 2 纳米(N2)技术已如期于 2025 年第四季开始量产",IT 之家 / EET-China,2025 年 12 月。
[5] "TSMC Unveils Next-Generation A14 Process at North America Tech Symposium",TSMC 官方新闻稿;"TSMC unveils 1.4nm technology: 2nd Gen GAA transistors, full node advantages coming in 2028",Tom's Hardware;"TSMC A14 Process Technology Wiki",SemiWiki(A14 2028 量产,A14P/SPR 背面供电 2029)。
[6] "TSMC to introduce High NA EUV lithography technology in A14P",EEWorld;"TSMC Is Reportedly Skipping High-NA EUV For The A14 (1.4nm) Process",SemiWiki(A14 2026 上半年风险试产,量产初期采用 0.33 NA EUV 配合多重图形化)。
[7] "三星电子重申 SF1.4 工艺有望于 2027 年量产",ITHome;"三星在美国召开年度晶圆代工论坛:2027 年量产 1.4nm",芯智讯;"Leading-edge foundry roadmaps for TSMC, Intel and Samsung",Tom's Hardware。
[8] "Samsung Reportedly Prioritizes 2nm/4nm Improvements, with 1.4nm Unlikely Before 2028-29",Design-Reuse;"Samsung Foundry in Trouble, Might Cancel 1.4 nm Node",TechPowerUp(三星资源向 2nm/4nm 倾斜,SF1.4 可能推迟)。
[9] "Did Intel just delay their 14A node by a year?",SemiAnalysis / SemiWiki;"Intel's 14A node will enter risk production in 2028",Tweaktown(CEO Lip-Bu Tan 在 Cisco AI Summit 披露 14A 风险试产推迟至 2028、量产 2029)。
[10] 《2026 Global Semiconductor Industry Outlook》,Deloitte 德勤官方;"Revenues for memory in 2026 are likely to be about US$200 billion, or 25% of total semiconductor revenues"。
[11] 《高端先进封装:AI 时代关键基座,重视自主可控趋势下的投资机会》,东方财富研报,引用 SEMI VISION 数据:2024 年 CoWoS 月产能 3.5—4 万片,2025 年 6.5—7 万片,2026 年 9—11 万片。
[12] "SK hynix Ships World's First 12-Layer HBM4 Samples to Customers",SK hynix 官方新闻稿,2025 年 3 月;"SK hynix Completes World's First HBM4 Development and Readies Mass Production",2025 年 9 月 12 日;Reuters 同日报道。
[13] "Samsung Electronics Begins Shipment of Industry-First HBM4E Samples",Samsung Semiconductor 官方;"三星全球首发 12 层 HBM4E 样品:带宽达 3.6 TB/s、容量 48GB",EET-China / 财联社(性能较 12 层 HBM4 提升 20% 以上)。
[14] "Micron in High-Volume Production of HBM4 Designed for NVIDIA Vera Rubin",Micron 投资者关系新闻稿;"The HBM4 Arms Race: SK Hynix, Samsung, and Micron Deliver 16-Hi Samples to NVIDIA",Wedbush(美光 16 层 48GB HBM4 大规模量产,单颗容量较 12 层 36GB 提升 33%)。
[15] "晶圆减薄抛光一体机:无他,唯有高端替代高端",北拓研究;"先进封装设备——减薄机工艺分析及厂商盘点",艾邦半导体网(DRAM 50μm、MEMS 30μm、2.5D/3D 封装 100μm 以下,部分场景 30μm 以下)。
[16] "先进封装设备之争:国产划片机精度世界一流、稳定性二流",未来半导体(传统切割道 80—150μm,窄切割道已下探至 30μm 量级)。
[17] "切单(Singulation),一个晶圆被分割成多个半导体芯片的工艺",SK 海力士官网(news.skhynix.com.cn)——"采用等离子切割法,相对采用'刀片'切割法,可以获得将近 20% 的更多芯片"。
[18] "Stealth Dicing™ Process",DISCO Corporation;"Stealth laser dicing process",SEMI;"中国长城半导体激光隐形晶圆切割技术取得重大突破",电子工程专辑。
[19] "半导体行业专题研究报告:半导体切磨抛装备材料的国产化趋势",知乎专栏;"Dicing Blade Case Studies",Ukam Industrial Superhard Tools。
[20] 江苏卓进半导体科技有限公司,《封装磨划耗材和加工服务介绍》,2025 年 9 月。
[21] 同上,江苏卓进半导体划片刀加工方案案例。
[22] “SEMI报告:2027年全球半导体设备销售额预计创历史新高,达1560亿美元。”SEMI中国 2025-12-16
[23] "绕过顶级EUV,晶圆一哥的底牌终于摊开", 半导体产业纵横 2026.05.05;
[24] 江苏卓进半导体科技有限公司产品手册,2025 年 9 月。
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