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TPU, Tensor Processing Units

2025 年的現在, 最火熱話題的 TPU 當數 Google 用來訓練 圍棋 AI 的那些自行設計的 TPU. 目前 Google 所設計出來的 TPU 有兩大幕後英雄, 其一就是代工這顆晶片的台灣積體電路製造股份有限公司, 另一個就是協助設計 ASIC 架構的博通, 而博通也是代表 Google 向 TSMC 下單生產晶片的角色. 這一塊的發展值得期待與關注

參考網站: https://www.ithome.com.tw/news/147264

Google 的 TPU (Tensor Processing Unit) 自誕生以來,最主要的代工合作夥伴一直是 台灣積體電路製造 (TSMC,台積電)

不過,這背後其實是一個「黃金三角」的合作模式。要精確回答這個問題,必須提到另一家關鍵公司:Broadcom (博通)

以下是 Google TPU 生產鏈的詳細分工:

1. 核心代工廠:TSMC (台積電)

所有的伺服器級 TPU 晶片,最終的物理生產(晶圓製造)都是由台積電完成的。

  • TPU v1 (AlphaGo Fan 時期): 使用台積電 28nm 製程。
  • TPU v2 / v3 (AlphaGo Zero 時期): 使用台積電 16nm 製程。
  • TPU v4: 使用台積電 7nm 製程。
  • TPU v5 (v5e / v5p): 使用台積電 5nm / 4nm 製程。
  • Trillium (最新一代): 預計使用台積電 3nm 或 4nm 製程。

為什麼非台積電不可?

除了先進製程外,TPU 非常依賴 CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) 先進封裝技術。這是將 TPU 運算核心與 HBM (高頻寬記憶體) 封裝在一起的關鍵技術,目前全球台積電在這方面擁有最強的產能與良率。

2. 關鍵設計與服務夥伴:Broadcom (博通)

Google 雖然自己設計晶片的架構(邏輯部分),但他們並不具備從頭到尾將晶片實作出來的所有 IP 和物理設計能力。因此,Google 長期聘請 Broadcom 作為 ASIC (特殊應用積體電路) 的服務商。

  • 角色: Broadcom 負責提供關鍵的 IP(特別是 SerDes 高速傳輸介面,這對 TPU 之間的互連至關重要),並協助 Google 進行後端的實體設計 (Physical Design),最後代表 Google 向台積電下單投片。
  • 關係: 這兩家合作非常緊密,據傳 Google 與 Broadcom 對 TPU 每代晶片的利潤分配有長期協議。

重要釐清:TPU (伺服器) vs. Tensor (手機)

這是一個很容易混淆的點,因為名字很像:

Google Cloud TPU (伺服器用)
用途:訓練 AI (如 Gemini, AlphaGo)。
代工:TSMC (台積電)

Google Tensor (Pixel 手機用)
用途:Pixel 手機的核心處理器。
代工:Samsung (三星)
註:不過,據傳 2025 年的 Tensor G5 晶片也將拋棄三星,轉單給 TSMC 生產

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