台积电开始量产2nm芯片:首度采用GAA晶体管,性能提升10%~15%
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来源:集微网
台积电2025年第四季度量产N2工艺芯片,采用GAA纳米片晶体管,性能提升,功耗降低,晶体管密度增加。N2P和A16工艺计划2026年下半年量产,适用于智能手机、AI和HPC芯片。

台积电已开始量产N2(2nm级)制程工艺芯片。正如台积电在其2nm工艺网页上发布声明称:“台积电的2nm(N2)工艺已按计划于2025年第四季度开始量产。”

从性能提升的角度来看,N2工艺旨在实现与N3E工艺相比,在相同功耗下性能提升10%~15%,功耗降低25%~30%,晶体管密度提升15%(适用于包含逻辑、模拟和SRAM的混合设计)。对于纯逻辑电路设计,晶体管密度比N3E提升高达20%。

台积电的N2工艺是该公司首个采用全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管的工艺节点。在这种结构中,栅极完全环绕由堆叠的水平纳米片形成的沟道。这种几何结构增强了静电控制,减少了泄漏,并能在不牺牲性能或能效的情况下实现更小的晶体管尺寸,从而最终提高了晶体管密度。此外,N2还在电源传输网络中添加了超高性能金属-绝缘体-金属(SHPMIM)电容器。这些电容器的电容密度比之前的SHDMIM设计高出一倍,并将片电阻(Rs)和过孔电阻(Rc)分别降低50%,从而提高了电源稳定性、性能和整体能效。

台积电CEO魏哲家在10月份的公司财报电话会议上表示:“N2工艺进展顺利,有望在本季度晚些时候实现量产,良率良好。我们预计在智能手机和高性能计算人工智能(HPC AI)应用的推动下,2026年产能将加速增长。”

值得注意的是,台积电已开始在高雄附近的Fab 22工厂生产2nm芯片。此前,市场预期台积电将在毗邻其全球研发中心新竹Fab 20工厂开始提升N2制程的产能。Fab 20工厂的量产时间可能会稍晚一些。

台积电将在全新的晶圆厂大规模量产基于N2工艺的芯片,这始终是一项颇具挑战性的工作。值得注意的是,台积电将在新晶圆厂同时量产智能手机以及更大型AI和HPC芯片(需要注意的是,HPC涵盖从游戏主机SoC到高性能服务器CPU等各种应用),这将增加一些额外的复杂性。通常情况下,台积电会优先量产移动和小型消费级芯片。

同时启动两座具备N2工艺能力的晶圆厂,是因为众多台积电合作伙伴对这项新工艺技术表现出了浓厚的兴趣,因此需要为所有合作伙伴提供充足的产能。此外,从2026年底开始,这两座晶圆厂还将用于生产基于N2P(N2性能增强版)和A16(1.6nm工艺,N2P升级版,采用Super Power Rail背面供电技术,专为复杂的AI和HPC处理器而设计)的芯片。

魏哲家补充道:“秉承持续改进的战略,我们将推出N2P,作为N2系列产品的延伸。N2P在N2的基础上进一步提升性能和功耗,计划于2026年下半年量产。此外,我们还推出了A16,它采用一流的Super Power Rail。A16最适合具有复杂信号路径和密集供电网络的特定HPC产品。A16的量产也正按计划进行,将于2026年下半年投产。”(校对/赵月)