2025年第四季度,全球半导体制造领域迎来了一项里程碑式的进展——台积电正式宣布其2nm(N2)工艺芯片开始量产。这一消息不仅标志着台积电在先进制程技术上的又一次飞跃,也为全球半导体产业注入了新的活力。
根据近日由AspenCore发布的《2026年全球半导体行业10大技术趋势》,自2021年IBM首度宣布造出2nm节点GAAFET晶体管,2nm工艺的热议就开始了。AspenCore资深产业分析师黄烨锋(Illumi Huang)表示,2021-2022年期间,英特尔代工、三星代工、台积电(TSMC)相继宣布了各自的2nm节点,基本都明确会在2025年实现量产。
但目前来看,真正说到做到的,恐怕只有台积电。
台积电在其官网的2nm工艺专业页面上明确声明:“台积电的2nm(N2)工艺已按计划于2025年第四季度开始量产。”这一权威声明彻底打消了此前市场对于N2工艺量产时间的猜测与疑虑。据台积电官网“逻辑制程”页面介绍,N2工艺的开发工作一直依照计划进行,并且取得了良好的进展,最新更新日期为12月16日,进一步确认了量产的实质性启动。
▲ 251216 路线图,2nm 圆框为实线
▲ 250722 路线图,2nm 圆框为虚线
GAA纳米片晶体管引领创新
N2工艺是台积电首个采用全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管的制程节点,这一技术革新标志着台积电在半导体制造领域的又一次领先。GAA结构通过栅极完全包裹由水平堆叠纳米片形成的沟道,极大地增强了静电控制,减少了泄漏电流,从而在不牺牲性能或能效的前提下实现了更小的晶体管尺寸。这一创新不仅提升了晶体管的密度,还为未来的性能提升和功耗降低奠定了坚实的基础。
此外,N2工艺还在电源传输网络中集成了超高性能金属-绝缘体-金属(SHPMIM)电容器,其电容密度比前代产品高出一倍,同时将片电阻(Rs)和过孔电阻(Rc)分别降低了50%。这些改进显著提升了电源稳定性、芯片性能和整体能效,使得N2工艺在密度和能源效率上成为业界最先进的半导体技术。
根据台积电公布的数据,与N3E工艺相比,N2工艺在相同功耗下性能提升了10%-15%,功耗降低了25%-30%,晶体管密度提升了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,晶体管密度的提升更是高达20%。这些性能上的显著提升,使得N2工艺能够满足从智能手机到高性能计算(HPC)和人工智能(AI)应用等多元领域的需求。
大客户抢先采用,产能稳步扩张
尽管N2工艺的代工价格不菲,初期晶圆代工价格被指达到每片3万美元,但依然吸引了众多大厂的青睐。
按照以往惯例,苹果通常是台积电新工艺的首发客户,但此次AMD凭借其第六代EPYC(霄龙)处理器“Venice”(威尼斯)抢占了先机,成为首个采用台积电2nm制程技术的客户。
此外,NVIDIA、高通、联发科等科技巨头也计划在未来产品中采用N2工艺,进一步推动了N2工艺的市场需求。
为了满足不断增长的市场需求,台积电已开始在高雄附近的Fab 22工厂生产2nm芯片,并计划在未来扩大产能。同时,台积电还将在全新的晶圆厂大规模量产基于N2工艺的芯片,涵盖智能手机以及更大型的AI和HPC芯片。这一举措不仅展示了台积电在先进制程技术上的自信,也为其在全球半导体市场中的领先地位提供了有力保障。
持续创新,引领半导体产业新潮流
目前除了台积电,三星电子也正在推进其2nm工艺,但尚未宣布量产时间;英特尔则在2nm工艺上面临挑战,其2nm工艺预计要到2026年才能实现量产。黄烨锋表示,几家主要晶圆代工厂的2nm节点都会采用GAAFET结构,不再采用FinFET——所谓的纳米片电流通道被横置,并被栅极四面环绕。
“三家代工厂对GAAFET的称呼各有不同:三星称其为MBCFET,台积电称其GAAFET,英特尔的版本叫RibbonFET。具体实施方案皆有差异。”黄烨锋说道。
台积电在先进制程工艺上的领先,使其在高端芯片制造市场保持了竞争优势。据市场研究机构数据,2025年第三季度,台积电在全球晶圆代工市场的份额达到59.3%,其中高端制程(7nm及以下)的市场份额高达80%。
展望未来,台积电表示将继续秉承持续改进的战略,推出N2P和A16等升级版本。其中,N2P计划于2026年下半年量产,性能再提升5%-10%,功耗再降低5%-10%;而A16则将于2026年下半年投产,采用Super Power Rail背面供电技术,专为复杂的AI和HPC处理器设计。这些升级版本的推出,将进一步巩固台积电在先进制程技术上的领先地位,并引领全球半导体产业迈向新的发展阶段。
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