据台媒(mei)报道，台积电2nm试运行将于(yu)下周开始(shi)，这要比预期的要早得多。
台积电在微(wei)细制程领域一直处(chu)于(yu)芯片制造领域的领先(xian)地位，苹果是其最重(zhong)要的客户。该公司早在去年12月就首次向苹果展(zhan)示了其2nm芯片工艺，试产是在量产之(zhi)前对计划使用的生产线工艺进行测试的阶段。
早前的消息显示，台积电最新芯片技术(shu)的试生产预计最早要到10月才会开始(shi)。但(dan)现在，台积电把(ba)2nm的试产提(ti)前到7月份举行，这是一个(ge)令人(ren)鼓舞的迹象。相关报道显示，台积电将于(yu)下周在位于(yu)台湾北部新宿科学园区的宝山工厂生产2nm半导体。2nm生产设备(bei)已于(yu)第(di)二(er)季开始(shi)进驻宝山厂区并安装完毕，第(di)三季将进入试产阶段，比市场对第(di)四季的预期要早，被解(jie)读为是为了在量产前加快步伐，确保良率稳定。
值(zhi)得一提(ti)的是，从相关报道看到，苹果将包下台积电首批(pi)的2nm全(quan)部产能(neng)。
台积电2nm，跨入纳米片时代
据台积电在官网中介绍，2nm技术(shu)采用该公司第(di)一代纳米片晶体管技术(shu)，在性能(neng)和(he)功耗(hao)方(fang)面实现了全(quan)节点跨越。预计 2025 年实现量产。
台积电表示，公司主要客户已完成2nm IP设计并开始(shi)硅验证，台积电还开发出低阻值(zhi)RDL（重(zhong)新分布层）、超高(gao)性能(neng)金属-绝缘体-金属（MiM）电容器，以进一步提(ti)升性能(neng)。
台积电 N2 技术(shu)将于(yu) 2025 年推出，无论是在密度(du)还是在能(neng)效方(fang)面，它都将成为半导体行业最先(xian)进的技术(shu)。N2 技术(shu)采用领先(xian)的纳米片晶体管结构(gou)，将提(ti)供全(quan)节点性能(neng)和(he)功率优势，以满足日(ri)益(yi)增长的节能(neng)计算(suan)需求。凭借我们持续(xu)改进的战(zhan)略，N2 及其衍生产品将进一步扩大我们在未来的技术(shu)领先(xian)地位。
与 N3E 相比，台积电预计 N2 将在相同功率下将性能(neng)提(ti)高(gao) 10% 至(zhi) 15%，或在相同频率和(he)复杂度(du)下将功耗(hao)降低 25% 至(zhi) 30%。至(zhi)于(yu)芯片密度(du)，该代工厂正在考虑将密度(du)提(ti)高(gao) 15%，以当代标准来看，这是一个(ge)很(hen)好(hao)的扩展(zhan)程度(du)。
根据台积电在之(zhi)前于(yu)北美举办技术(shu)峰会上的介绍，公司在2nm上会有 N2P和(he)N2X等系(xi)列节点。其中N2P 将在 2026 年底接(jie)替 N2。同时，整个(ge) N2 系(xi)列将增加台积电的全(quan)新 NanoFlex 功能(neng)，该功能(neng)允许芯片设计人(ren)员(yuan)混合和(he)匹配来自(zi)不同库的单元(yuan)，以优化性能(neng)、功率和(he)面积 (PPA)。
台积电当代的 N3 制造工艺已经支(zhi)持类似的功能(neng) FinFlex，该功能(neng)还允许设计人(ren)员(yuan)使用来自(zi)不同库的单元(yuan)。但(dan)由于(yu) N2 依赖于(yu)全(quan)栅 (GAAFET) 纳米片晶体管，因此 NanoFlex 为台积电提(ti)供了一些额外的控制：首先(xian)，台积电可以优化沟道宽度(du)以提(ti)高(gao)性能(neng)和(he)功率，然后构(gou)建短单元(yuan)（以提(ti)高(gao)面积和(he)功率效率）或高(gao)单元(yuan)（以提(ti)高(gao) 15% 的性能(neng)）。
继(ji) N2和(he)性能(neng)增强型 N2P之(zhi)后，电压增强型 N2X 也将于(yu) 2026 年问(wen)世。尽管台积电曾表示 N2P 将在 2026 年增加背面供电网络 (BSPDN)，但(dan)看起(qi)来情况(kuang)并非如此，N2P 将使用常规(gui)供电电路。原(yuan)因尚不清楚，但(dan)看起(qi)来该公司决定不为 N2P 添加昂贵的功能(neng)，而是将其保留到下一代节点，该节点也将于(yu) 2026 年底向客户提(ti)供。
N2 仍有望在电源方(fang)面实现一项重(zhong)大创新：超高(gao)性能(neng)金属-绝缘体-金属 (SHPMIM：super-high-performance metal-insulator-metal) 电容器，这些电容器的加入是为了提(ti)高(gao)电源稳定性。SHPMIM 电容器的容量密度(du)是台积电现有超高(gao)密度(du)金属-绝缘体-金属 (SHDMIM) 电容器的两倍多。此外，与上一代产品相比，新的 SHPMIM 电容器的薄层电阻 (Rs，单位为欧姆(mu)/平方(fang)) 和(he)通孔电阻 (Rc) 降低了 50%。
需求旺盛，台积电疯狂扩产
最初，台积电规(gui)划是在宝山的Fab 20生产2nm。但(dan)后续(xu)，因为需求旺盛，台积电一直在扩产2nm产能(neng)。
相关报道显示，台积电N2 第(di)一年的新流片 (NTO) 数(shu)量是 N5 的两倍多。台积电高(gao)管在4月中的法说会中也指出，从客户设计定案状况(kuang)来看，2nm需求更胜3nm、5nm等先(xian)进制程，且几乎所(suo)有AI相关公司都有与台积电合作，预期2025年将可望进入量产，届时会是台积电非常重(zhong)要的生产节点，看好(hao)未来2nm的贡献(xian)金额可望高(gao)于(yu)3nm制程。
台积电指出，2nm制程的产品组合将与3nm相当类似，代表届时仍以高(gao)效能(neng)运算(suan)（HPC）及智(zhi)慧手机应用等终端应用为主。相关消息显示，在 2nm 客户端领域，苹果仍处(chu)于(yu)领先(xian)地位，并将该技术(shu)用于(yu)旗舰智(zhi)能(neng)手机。英特尔也表达了兴(xing)趣，预计 AMD、NVIDIA 和(he)联发科也将效仿。
根据台积电先(xian)前规(gui)划，2nm厂区分别落在新竹宝山Fab 20的四座12吋晶圆(yuan)厂，以及高(gao)雄三个(ge)厂区Fab 22，当中又以新竹宝山的Fab 20进度(du)最快，可望成为台积电最先(xian)量产2nm的厂区。
据集邦在年初援引业内消息人(ren)士透露，台积电2nm生产基地位于(yu)新竹科学园区及高(gao)雄，其中宝山二(er)期将在第(di)二(er)季度(du)开始(shi)投产，年底将建立一条“微(wei)型产线”，预计在2025年第(di)四季度(du)开始(shi)量产，初期月产能(neng)约为3万至(zhi)3.5万片晶圆(yuan)。同时，高(gao)雄工厂预计将提(ti)前于(yu)原(yuan)计划在年底开始(shi)设备(bei)安装，目标是在 2026 年上半年实现量产，初始(shi)月产能(neng)计划与宝山的 30,000 至(zhi) 35,000 片晶圆(yuan)相似。
同一消息来源还表示，宝山和(he)高(gao)雄工厂正式量产后，将进入产能(neng)提(ti)升阶段，目标是到 2027 年实现每月约 11 万至(zhi) 12 万片晶圆(yuan)的综合产能(neng)。两座晶圆(yuan)厂将生产第(di)一代 2nm 和(he)采用背面电源轨技术(shu)的第(di)二(er)代 N2P。下一代 1.4nm（A14）预计将于(yu) 2027 年下半年投产，可能(neng)位于(yu)台中。
近日(ri)，又有业界(jie)消息传(chuan)出，因持续(xu)加码2nm等最先(xian)进制程相关研发加上2nm后续(xu)需求超乎预期强劲，产能(neng)将导入南科，台积电2025年资本支(zhi)出可望达320亿美元(yuan)至(zhi)360亿美元(yuan)区间，为历年次高(gao)，年增12.5%至(zhi)14.3%。消息强调，台积电2nm客户群需求超乎预期强劲，相关扩充产能(neng)规(gui)划也传(chuan)将导入南科，以制程升级挪出空(kong)间。除了苹果先(xian)前率先(xian)包下台积电2nm首批(pi)产能(neng)，非苹应用客户也因AI蓬勃发展(zhan)而积极规(gui)划采用。
业界(jie)表示，台积电2nm产能(neng)建置估计全(quan)台，包含(han)竹科宝山可盖四期、高(gao)雄二(er)期，南科相关规(gui)划若成真，估将有助2nm家(jia)族冲刺达至(zhi)少八期八个(ge)厂的产能(neng)。
此外，台积电正在美国建设三个(ge)工厂 ，第(di)二(er)座晶圆(yuan)厂除了之(zhi)前宣布的 3nm 技术(shu)外，还将采用下一代纳米片晶体管生产世界(jie)上最先(xian)进的 2nm 工艺技术(shu)，并将于(yu) 2028 年开始(shi)生产。第(di)三座晶圆(yuan)厂将采用 2nm 或更先(xian)进的工艺生产芯片，并将于(yu) 2020 年底开始(shi)生产。与台积电所(suo)有先(xian)进的晶圆(yuan)厂一样，这三座晶圆(yuan)厂的洁净室面积都将约为行业标准逻辑晶圆(yuan)厂的两倍。
三星不甘(gan)落后
作为台积电最接(jie)近的竞争对手，三星在3nm反超台积电之(zhi)后，在2nm上也紧追满赶。三星在美国举行的代工论坛上宣布，计划明(ming)年年底开始(shi)2nm量产。三星表示，与3nm工艺相比，其2nm工艺的性能(neng)和(he)能(neng)效分别提(ti)高(gao)了 12% 和(he) 25%，这是芯片制造商中首家(jia)这样做的。三星进一步指出，与 3nm 工艺相比，其 2nm 工艺提(ti)供的芯片体积也小 5%。
据介绍，三星的 2nm 节点包括四种变体（如果算(suan)上更名的版本则(ze)有五种），每种变体都根据其预期应用而有所(suo)区别。前两个(ge)版本计划于(yu) 2025 年和(he) 2026 年推出，面向移动(dong)设备(bei)。2026 年，其 SF2X 将针对高(gao)性能(neng)计算(suan) (HPC)，2027 年，它将为 HPC 提(ti)供带有背面电源的 SF2Z。其最终 2nm 节点也将在 2027 年推出，面向汽车(che)应用。
该公司还透露，将于(yu) 2027 年开始(shi)采用 1.4nm 工艺批(pi)量生产芯片。
昨日(ri)，三星更是宣布，将向日(ri)本领先(xian)的人(ren)工智(zhi)能(neng)公司 Preferred Networks 提(ti)供采用 2 纳米 (nm) 代工工艺和(he)先(xian)进的 2.5D 封装技术(shu) Interposer-Cube S (I-Cube S) 的交钥(yao)匙半导体解(jie)决方(fang)案。三星强调，通过利用三星领先(xian)的代工和(he)先(xian)进的封装产品，Preferred Networks 旨在开发强大的 AI 加速器，以满足生成式 AI 驱动(dong)的计算(suan)能(neng)力(li)不断(duan)增长的需求。
三星电子公司副总裁(cai)兼(jian)代工业务开发团队负责人(ren) Taejoong Song 表示：“这份订单至(zhi)关重(zhong)要，因为它证明(ming)了三星的 2nm GAA 工艺技术(shu)和(he)先(xian)进封装技术(shu)是下一代 AI 加速器的理想解(jie)决方(fang)案。我们致力(li)于(yu)与客户密切合作，确保我们产品的高(gao)性能(neng)和(he)低功耗(hao)特性得到充分实现。”
三星项责任人(ren)强调了公司“集成解(jie)决方(fang)案”在这个(ge)时代的竞争力(li)。三星电子正加强GAA（Gate-All-Around）工艺和(he)2.5D封装技术(shu)的竞争力(li)，以实现低功耗(hao)、高(gao)性能(neng)的半导体。三星表示：“许多公司单独提(ti)供具有竞争力(li)的高(gao)带宽内存(cun)技术(shu)和(he) 2.5D 封装，但(dan)三星 AI 解(jie)决方(fang)案是唯一一家(jia)提(ti)供集成 AI 解(jie)决方(fang)案的公司。”“当技术(shu)得到优化和(he)集成时，可以为客户提(ti)供最高(gao)价值(zhi)。”
此外，三星的目标是到 2027 年将其洁净室产能(neng)扩大至(zhi) 2021 年的 7.3 倍。该公司表示，这将通过扩建其位于(yu)平泽的晶圆(yuan)厂（这是迄(qi)今为止最先(xian)进的设施）和(he)正在德克萨斯州泰勒建造的新晶圆(yuan)厂来实现。更多的洁净室意(yi)味着它将有更多空(kong)间来执行来自(zi)客户的更多订单。
三星还宣布成立多芯片集成联盟，与其合作伙(huo)伴结成联盟，应用新的芯片封装技术(shu)。
英特尔和(he)Rapidus虎(hu)视眈(chen)眈(chen)
除了三星以外，台积电面临的竞争对手还有英特尔和(he)日(ri)本新兴(xing)的Rapidus。
例如，据国外媒(mei)体去年年底报道称，Intel的CEO在接(jie)受采访时就曾表示，自(zi)家(jia)的18A制程（1.8nm）比领先(xian)台积电N2，在这块他(ta)们2年内没有对手。报道称，Intel的未来取决于(yu)重(zhong)新获得半导体制造领域的技术(shu)领先(xian)地位，这位CEO相信这将在两年内实现。
在Intel的CEO看来，其对20A和(he)18A充满信心，主要是因为它们采用了RibbonFET架构(gou)，即(ji)全(quan)栅极 (GAA) 晶体管和(he)背面功率传(chuan)输(shu)技术(shu)。这些技术(shu)对于(yu)制造2nm芯片的公司来说至(zhi)关重(zhong)要，可以在降低功率泄(xie)漏的同时实现更高(gao)的逻辑密度(du)和(he)时钟速度(du)。英特尔 18A 将于(yu) 2025 年上半年投入生产，产品也将在不久后上市。
英特尔表示， Intel 18A 工艺是公司的分水岭(ling)，人(ren)们对其寄予厚望。将将使其多年来首次在性能(neng)上超越竞争对手，标志着英特尔重(zhong)返半导体工程的顶峰。
由日(ri)本政府和(he)大型企业集团支(zhi)持的半导体联盟 Rapidus 计划跨越几代节点，在 2027 年开始(shi) 2nm 生产。该公司的目标是服务于(yu)世界(jie)领先(xian)的科技巨头，挑战(zhan)台积电、IFS 和(he)三星代工厂。
这项任务极具挑战(zhan)性，而且成本极高(gao)。现代制造技术(shu)的开发成本通常很(hen)高(gao)。为了降低研发成本，Rapidus 与 IBM 合作，后者在晶体管结构(gou)和(he)芯片材(cai)料等领域进行了广泛的研究。但(dan)除了开发可行的 2nm 制造工艺外，Rapidus 还必须(xu)建造一个(ge)现代化的半导体制造工厂，这是一项昂贵的投资。Rapidus 自(zi)己预计，它将需要大约 350 亿美元(yuan)来在 2025 年启动(dong) 2nm 芯片的试点生产，然后在 2027 年实现大批(pi)量生产。
为了收回巨额的研发和(he)工厂建设成本，Rapidus 需要大量生产 2nm 芯片。由于(yu)仅(jin)靠日(ri)本公司的需求可能(neng)不够，Rapidus 正在寻(xun)求苹果、谷歌(ge)和(he) Meta 等国际公司的订单。
但(dan)短期看来，台积电没对手。
本文来源：半导体行业观察，原(yuan)文标题：《台积电2nm，重(zhong)磅消息》
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