编辑：编辑部

就在刚刚，消息曝出——
OpenAI首款自研芯片，已经预定了台积电的A16工艺制程，用于制造AI芯片，专为Sora视频应用打造。
A16制程为埃米级，也即1.6纳米。
而OpenAI在苹果的AI发展中，也扮演着关键角色，因此此举也将提振苹果设备的销量。
如今，OpenAI正在投资专用集成芯片（application-specific integrated chips, ASIC）的设计，以满足AI模型不断增长的计算需求。
据《经济日报》报道，OpenAI可能会和美国的博通和Marvell合作开发芯片，并成为博通的四大客户之一。
根据规划，OpenAI的ASIC芯片预计将陆续在台积电3纳米和后续A16制程中投片生产。
据悉，A16制程预计将于2026年底开始量产，而OpenAI也已经预订了产能。
大家还记得，此前Sam Altman还有个大胆的提议，就是和台积电合作，建立专门的OpenAI芯片工厂。
目前，这项计划已被搁置。在台积电CEO看来，设施利用率仍不明朗，因此这项提议「过于激进」。

2024年1月，Sam Altman表示正在规划一个全球芯片制造网络，台积电正是潜在合作伙伴之一。而这个庞大项目的投资者之一，就是阿布扎比的MGX

当时，Altman还在和阿联酋政府进行谈判。

有传言称，此举需要筹集五到七万亿美元。据《华尔街日报》报道，这将是当今芯片行业规模的许多倍，预计到2030年芯片行业的年收入将达到1万亿美元。

根据Altman的设想，OpenAI、投资者、芯片制造商和公用事业公司之间会建立起合作伙伴关系，建起由现有芯片制造商运营的芯片工厂，而OpenAI是主要客户。

然而，此举仍然面临诸多障碍，尤其是在协调资助者、行业合作伙伴和政府的复杂网络上。

Altman的愿景是，从中东投资者那里筹集资金，并聘请台积电建设和运营芯片工厂，最好是在美国。然而，美国政府担心将战略芯片供应置于外国控制之下，或让阿布扎在AI市场上拥有过多权力。

A16制程，未量产先轰动

如今，台积电的客户名单中不仅有了大客户苹果，还加入了OpenAI，A16制程可以说是「未量产先轰动」了。
并且，OpenAI对于苹果设备的AI应用，也至关重要。
苹果今年6月发布的Apple Intelligence，已将ChatGPT融入其中。
随着OpenAI积极投入自家ASIC芯片设计开发，它在AI运算领域的话语权也会不断上涨。
此前，苹果成为了台积电的A16的首批客户，目的就是确保未来的iPhone能抢先使用台积电的A16工艺。
一家科技咨询公司的创始人Daniel Newman表示，「半导体正吞噬世界——OpenAI+苹果芯片」。
他继续分析道，我们都听过一个传闻，Sam Altman想要搭建自己的晶圆厂网络，并开发竞争性AI芯片，总投资额高达约7万亿美元（综合计算）。
然而，考虑到OpenAI每年亏损50亿美元，仍在融资筹集资金。同时，当前AI领域的竞争日新月异，也就是芯片设计+晶圆厂OpenAI自己掌管，绝对不可能实现。
由此，OpenAI最优选择策略，便是预定台积电的先进芯片。
Bernstein分析师Stacy Rasgon表示，根据2023年的数据，ChatGPT处理每个查询的花费是4美分；如果ChatGPT使用量持续增长，达到谷歌搜索规模的十分之一，每年就需要价值160亿美元的芯片。
这对于台积电而言，是一项非常有利可图的业务。
下面是Newman的另外一些猜测，OpenAI联手苹果，可能与Broadcom（最佳猜测），也有可能与Marvell合作开发XPU，然后再交由台积电代工。
这两家公司一直以来，都努力建立自己设计芯片的能力。尽管苹果拥有雄厚的资金实力，但在AI芯片专用领域，一直落后于竞争对手。另外，苹果也在一直采用谷歌的TPU。
再加上，近有传闻称，OpenAI在获取足够的GPU方面遇到问题，外部猜测认为，英伟达其他大客户抢走了产能配额。
基于GPU供应问题，OpenAI决定开发自己的AI芯片，才能减少对英伟达的依赖。而它自研芯片的野心，可能在某种程度上，加剧OpenAI与英伟达之间紧张关系。（也仅是猜测）
以上所有这些表明，像苹果、OpenAI这样的巨头，选择一条不同寻常的道路非常有趣。苹果在TPU上进行训练，并开发自己的芯片，用于进一步模型开发和微调/推理，以实现Apple Intelligence。
未来，随着对自研芯片的积极投入，OpenAI将持续在AI计算领域中掌握话语权。
而苹果、微软、OpenAI三者之间的联系，也会变得更加紧密。

绕栅极晶体管+背面供电

根据台积电的介绍，A16结合了环绕栅极（GAAFET）纳米片晶体管和超级电轨（Super Power Rail, SPR）和技术。
其中，SPR将电源网络重定位到晶圆背面，能为前表面的信号网络释放更多空间，从而实现最佳密度和芯片性能。
因此，A16非常适合有复杂信号路由和密集电源网络的高性能计算 (HPC) 产品。
与上一代的N2P工艺相比，A16 在相同Vdd（工作电压）下速度可提升8%至10%，或在相同频率和晶体管数量下降低降低15%至20%的功耗，密度增加至原来的1.1倍。

背面供电

为什么要将供电传输转移到芯片背面？
由于晶体管面积越来越小、密度越来越高，同时堆叠层数也在增长，想要供电并传输数据信号，就需要穿过10～20层堆栈，大大提高了线路设计的复杂程度。
台积电并不是唯一一家正在研发背面供电技术的生产商，除了超级电源轨（SPR），思路类似的还有英特尔的PowerVia和比利时微电子研究中心（Imec）的埋入式电源轨（Buried Power Rail, BPR）。
BPR是最早出现的解决方案，先在晶圆的背面放置电源传输网络，然后通过纳米TSV（硅通孔）将逻辑单元的电源轨连接到与电源接触，既能对某些区域进行扩展，也不会给生产增加过多复杂性。
英特尔的PowerVia则是将电源连接到单元或晶体管的接触点，效果更好，但代价是生产更加复杂。
台积电所用的方案被称为BSPDN（backside power delivery network）将背面电源网络直接连接到每个晶体管的源极和漏极。他们表示，这是该领域最有效的技术，但生产过程也是最为昂贵且复杂的。
BSPDN原本计划首次搭载在N2P中，但可能是因为技术过于复杂，最终还是从N2P中移除，将在A16中首次亮相。
正因为搭载了BSPDN技术，A16将成为台积电2026/2027时间框架内的关键性能节点，不仅仅是N2P的更名，而是与其截然不同的技术。
N2P的下一代是A16，这种命名方式乍一看有点奇怪。
但其实英特尔的命名也一样让人摸不到头脑，20A之后是18A，紧接着就是14A。这也是晶圆制造行业的常见做法，主打一个随意命名。
从N2P转变为A16，这种命名范式的转变，正是标志着台积电超越了当前最先进的2nm工艺，正式迈入「埃米时代」。

预计2026年量产

作为目前披露的最先进制程，A16也是台积电迈向埃米级的第一步，预计2026年下半年开始量产，2027年上市。
相比之下，英特尔和三星的同级别工艺——14A和SF 1.4，预计要到2027年才能量产。
而且不同于英特尔，台积电曾表示，ASML最新的High-NA EUV光刻机并不是是生产A16工艺芯片所必需的。
顺提一句，High-NA EUV光刻机每台的成本达3.8亿美元以上
但值得注意的是，A16的BSPDN工艺较为复杂且被台积电宣称为「世界首创」，目前还没有人正在大规模生产，因此这份两年后的计划仍有很大的变化空间。
参考资料：
https://money.udn.com/money/story/5612/8200070
https://wccftech.com/openai-developing-custom-chip-on-tsmc-a16-angstrom-process/
https://www.anandtech.com/show/21369/tsmcs-16nm-technology-announced-for-late-2026-a16-with-super-power-rail-bspdn