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台积电2nm制程芯片量产,引领半导体技术新纪元

台积电悄然按下了“2nm”量产启动键,标志着先进芯片制程正式迈入2nm时代,开启了新一轮半导体技术竞赛的序幕。

台积电2nm制程芯片已正式投入量产!

没有盛大的产品发布会,只是在官网的技术介绍页面上低调提及:

台积电2nm(N2)技术已按计划于2025年第四季度投入量产。

台积电2nm制程芯片量产,引领半导体技术新纪元 台积电 2nm制程 半导体技术 GAA晶体管 第1张

这一简单的消息背后,是半导体技术物理极限的一次重大突破,标志着台积电2nm级制程进入量产阶段,全球科技正式迈入2nm芯片的新时代。

台积电2nm制程芯片量产,引领半导体技术新纪元 台积电 2nm制程 半导体技术 GAA晶体管 第2张

据台积电官方介绍,其N2技术采用了第一代纳米片晶体管(nanosheet transistor)技术。

与已经非常优秀的N3E工艺相比,N2技术在性能与功耗方面实现了全节点的显著提升:

在同样功耗下,性能(速度)提升10%–15%。

在同样速度下,功耗降低25%–30%。

这意味着我们手中的智能手机、驱动AI世界的庞大算力、以及未来一切智能设备,都即将迎来一场性能革命。

台积电2nm制程芯片量产,引领半导体技术新纪元 台积电 2nm制程 半导体技术 GAA晶体管 第3张

位于台湾高雄的晶圆二十二厂(Fab 22)是台积电2nm制程的生产基地。

此前台积电已多次表示N2芯片将于2025年第四季度按计划进入量产阶段,此举也意味着该项计划现已兑现。

从“鳍”到“片”,突破3nm极限

一切变革,都始于最微观的结构。

过去十年,从22nm到3nm,芯片行业一直依赖着一项名为“鳍式场效应晶体管”(FinFET)的关键技术。

你可以把它想象成一栋栋竖起来的“小鳍”,电流就像在这些鳍片构成的通道里穿行,而栅极(Gate)从三面包裹着它,像一只手一样控制着电流的通断。

这个结构非常成功,曾支撑了摩尔定律的指数级迭代。

但当工艺逼近3nm,物理极限的墙壁也随之而来:

“小鳍”变得越来越薄,漏电现象就像一个无法堵住的窟窿,让功耗与性能的平衡也越来越难以为继。

台积电的N2工艺采用了一项全新的革命性技术——环栅(Gate-All-Around,GAA)纳米片晶体管。

如果说FinFET是栅极从“三面”控制电流,而GAA纳米片晶体管的栅极可以将整个电流通道“四面”完全包裹起来。

该结构将原来的电流通道由竖立的“鳍”变成了水平堆叠的“纳米片”,栅极可以从四面“360度无死角拥抱”通道,好处也是显而易见。

首先,它降低了功耗。

由于改善了静电控制,可以更精准地命令数以亿计的晶体管“开启”或“关闭”,大大减少了漏电,从而在根本上降低了功耗。

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雄心勃勃的量产蓝图:双线作战,剑指AI与未来

台积电将N2工艺的量产地选在了位于台湾高雄的全新工厂——晶圆二十二厂(Fab 22),以及紧邻其位于台湾新竹全球研发中心的晶圆二十厂(Fab 20)。

两地并行扩产,展现出台积电在先进制程芯片上的激进布局。

从N2P到A16:决胜未来十年的终局之战

魏哲家表示,台积电将在持续增强的战略下,推出N2P作为N2家族的延伸。

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