据台(tai)媒报道，台(tai)积电2nm试运行将于下周开始，这要(yao)比预期的(de)要(yao)早得多。
台(tai)积电在(zai)微(wei)细制程(cheng)领域一直处于芯片制造领域的(de)领先地位，苹果(guo)是其最重要(yao)的(de)客(ke)户。该公司早在(zai)去年12月就首次(ci)向苹果(guo)展示(shi)了(le)其2nm芯片工艺，试产是在(zai)量产之前对计划使用的(de)生(sheng)产线工艺进行测试的(de)阶段。
早前的(de)消息显示(shi)，台(tai)积电最新芯片技术的(de)试生(sheng)产预计最早要(yao)到10月才会开始。但现在(zai)，台(tai)积电把2nm的(de)试产提(ti)前到7月份举行，这是一个令人(ren)鼓(gu)舞的(de)迹象。相关报道显示(shi)，台(tai)积电将于下周在(zai)位于台(tai)湾北部新宿科学(xue)园区的(de)宝山工厂生(sheng)产2nm半导体。2nm生(sheng)产设备已(yi)于第二季开始进驻宝山厂区并安装完毕，第三(san)季将进入试产阶段，比市(shi)场(chang)对第四季的(de)预期要(yao)早，被解读为是为了(le)在(zai)量产前加快步伐，确保良率(lu)稳定。
值得一提(ti)的(de)是，从(cong)相关报道看(kan)到，苹果(guo)将包下台(tai)积电首批的(de)2nm全(quan)部产能。
台(tai)积电2nm，跨(kua)入纳米片时代
据台(tai)积电在(zai)官网中介绍，2nm技术采用该公司第一代纳米片晶体管技术，在(zai)性能和功耗方(fang)面实(shi)现了(le)全(quan)节点跨(kua)越。预计 2025 年实(shi)现量产。
台(tai)积电表示(shi)，公司主要(yao)客(ke)户已(yi)完成2nm IP设计并开始硅验(yan)证，台(tai)积电还开发出(chu)低阻值RDL（重新分布层）、超高性能金属-绝缘体-金属（MiM）电容器(qi)，以进一步提(ti)升性能。
台(tai)积电 N2 技术将于 2025 年推出(chu)，无论是在(zai)密度还是在(zai)能效方(fang)面，它都将成为半导体行业最先进的(de)技术。N2 技术采用领先的(de)纳米片晶体管结构，将提(ti)供全(quan)节点性能和功率(lu)优(you)势，以满足日益(yi)增长(chang)的(de)节能计算需求。凭借我们持续改进的(de)战略，N2 及其衍生(sheng)产品将进一步扩大我们在(zai)未来的(de)技术领先地位。
与 N3E 相比，台(tai)积电预计 N2 将在(zai)相同功率(lu)下将性能提(ti)高 10% 至 15%，或在(zai)相同频率(lu)和复杂度下将功耗降低 25% 至 30%。至于芯片密度，该代工厂正在(zai)考虑(lu)将密度提(ti)高 15%，以当(dang)代标准来看(kan)，这是一个很好的(de)扩展程(cheng)度。
根据台(tai)积电在(zai)之前于北美举办技术峰会上的(de)介绍，公司在(zai)2nm上会有 N2P和N2X等系列节点。其中N2P 将在(zai) 2026 年底接替(ti) N2。同时，整个 N2 系列将增加台(tai)积电的(de)全(quan)新 NanoFlex 功能，该功能允许芯片设计人(ren)员混(hun)合和匹配来自不同库(ku)的(de)单元，以优(you)化性能、功率(lu)和面积 (PPA)。
台(tai)积电当(dang)代的(de) N3 制造工艺已(yi)经(jing)支持类似的(de)功能 FinFlex，该功能还允许设计人(ren)员使用来自不同库(ku)的(de)单元。但由于 N2 依赖于全(quan)栅 (GAAFET) 纳米片晶体管，因(yin)此 NanoFlex 为台(tai)积电提(ti)供了(le)一些额外的(de)控制：首先，台(tai)积电可以优(you)化沟道宽度以提(ti)高性能和功率(lu)，然后构建短单元（以提(ti)高面积和功率(lu)效率(lu)）或高单元（以提(ti)高 15% 的(de)性能）。
继 N2和性能增强型 N2P之后，电压增强型 N2X 也将于 2026 年问世。尽管台(tai)积电曾表示(shi) N2P 将在(zai) 2026 年增加背面供电网络 (BSPDN)，但看(kan)起来情况并非如此，N2P 将使用常规供电电路。原因(yin)尚不清楚，但看(kan)起来该公司决定不为 N2P 添(tian)加昂贵的(de)功能，而是将其保留到下一代节点，该节点也将于 2026 年底向客(ke)户提(ti)供。
N2 仍(reng)有望在(zai)电源方(fang)面实(shi)现一项重大创新：超高性能金属-绝缘体-金属 (SHPMIM：super-high-performance metal-insulator-metal) 电容器(qi)，这些电容器(qi)的(de)加入是为了(le)提(ti)高电源稳定性。SHPMIM 电容器(qi)的(de)容量密度是台(tai)积电现有超高密度金属-绝缘体-金属 (SHDMIM) 电容器(qi)的(de)两倍多。此外，与上一代产品相比，新的(de) SHPMIM 电容器(qi)的(de)薄层电阻 (Rs，单位为欧姆/平方(fang)) 和通(tong)孔电阻 (Rc) 降低了(le) 50%。
需求旺盛，台(tai)积电疯狂扩产
最初，台(tai)积电规划是在(zai)宝山的(de)Fab 20生(sheng)产2nm。但后续，因(yin)为需求旺盛，台(tai)积电一直在(zai)扩产2nm产能。
相关报道显示(shi)，台(tai)积电N2 第一年的(de)新流片 (NTO) 数量是 N5 的(de)两倍多。台(tai)积电高管在(zai)4月中的(de)法说会中也指出(chu)，从(cong)客(ke)户设计定案状况来看(kan)，2nm需求更胜3nm、5nm等先进制程(cheng)，且几乎所有AI相关公司都有与台(tai)积电合作，预期2025年将可望进入量产，届时会是台(tai)积电非常重要(yao)的(de)生(sheng)产节点，看(kan)好未来2nm的(de)贡献(xian)金额可望高于3nm制程(cheng)。
台(tai)积电指出(chu)，2nm制程(cheng)的(de)产品组合将与3nm相当(dang)类似，代表届时仍(reng)以高效能运算（HPC）及智慧手机应(ying)用等终端应(ying)用为主。相关消息显示(shi)，在(zai) 2nm 客(ke)户端领域，苹果(guo)仍(reng)处于领先地位，并将该技术用于旗舰智能手机。英特(te)尔也表达了(le)兴趣，预计 AMD、NVIDIA 和联发科也将效仿(fang)。
根据台(tai)积电先前规划，2nm厂区分别落在(zai)新竹宝山Fab 20的(de)四座12吋晶圆厂，以及高雄三(san)个厂区Fab 22，当(dang)中又以新竹宝山的(de)Fab 20进度最快，可望成为台(tai)积电最先量产2nm的(de)厂区。
据集邦在(zai)年初援引业内消息人(ren)士透(tou)露，台(tai)积电2nm生(sheng)产基地位于新竹科学(xue)园区及高雄，其中宝山二期将在(zai)第二季度开始投产，年底将建立一条“微(wei)型产线”，预计在(zai)2025年第四季度开始量产，初期月产能约为3万至3.5万片晶圆。同时，高雄工厂预计将提(ti)前于原计划在(zai)年底开始设备安装，目标是在(zai) 2026 年上半年实(shi)现量产，初始月产能计划与宝山的(de) 30,000 至 35,000 片晶圆相似。
同一消息来源还表示(shi)，宝山和高雄工厂正式(shi)量产后，将进入产能提(ti)升阶段，目标是到 2027 年实(shi)现每月约 11 万至 12 万片晶圆的(de)综合产能。两座晶圆厂将生(sheng)产第一代 2nm 和采用背面电源轨技术的(de)第二代 N2P。下一代 1.4nm（A14）预计将于 2027 年下半年投产，可能位于台(tai)中。
近日，又有业界消息传(chuan)出(chu)，因(yin)持续加码2nm等最先进制程(cheng)相关研发加上2nm后续需求超乎预期强劲，产能将导入南科，台(tai)积电2025年资本支出(chu)可望达320亿(yi)美元至360亿(yi)美元区间，为历年次(ci)高，年增12.5%至14.3%。消息强调，台(tai)积电2nm客(ke)户群需求超乎预期强劲，相关扩充产能规划也传(chuan)将导入南科，以制程(cheng)升级挪出(chu)空间。除了(le)苹果(guo)先前率(lu)先包下台(tai)积电2nm首批产能，非苹应(ying)用客(ke)户也因(yin)AI蓬勃发展而积极规划采用。
业界表示(shi)，台(tai)积电2nm产能建置估(gu)计全(quan)台(tai)，包含(han)竹科宝山可盖四期、高雄二期，南科相关规划若成真，估(gu)将有助2nm家族冲(chong)刺达至少八期八个厂的(de)产能。
此外，台(tai)积电正在(zai)美国(guo)建设三(san)个工厂 ，第二座晶圆厂除了(le)之前宣布的(de) 3nm 技术外，还将采用下一代纳米片晶体管生(sheng)产世界上最先进的(de) 2nm 工艺技术，并将于 2028 年开始生(sheng)产。第三(san)座晶圆厂将采用 2nm 或更先进的(de)工艺生(sheng)产芯片，并将于 2020 年底开始生(sheng)产。与台(tai)积电所有先进的(de)晶圆厂一样，这三(san)座晶圆厂的(de)洁净室面积都将约为行业标准逻辑晶圆厂的(de)两倍。
三(san)星不甘落后
作为台(tai)积电最接近的(de)竞争对手，三(san)星在(zai)3nm反超台(tai)积电之后，在(zai)2nm上也紧追满赶。三(san)星在(zai)美国(guo)举行的(de)代工论坛上宣布，计划明(ming)年年底开始2nm量产。三(san)星表示(shi)，与3nm工艺相比，其2nm工艺的(de)性能和能效分别提(ti)高了(le) 12% 和 25%，这是芯片制造商中首家这样做的(de)。三(san)星进一步指出(chu)，与 3nm 工艺相比，其 2nm 工艺提(ti)供的(de)芯片体积也小 5%。
据介绍，三(san)星的(de) 2nm 节点包括四种变体（如果(guo)算上更名的(de)版本则有五(wu)种），每种变体都根据其预期应(ying)用而有所区别。前两个版本计划于 2025 年和 2026 年推出(chu)，面向移动设备。2026 年，其 SF2X 将针对高性能计算 (HPC)，2027 年，它将为 HPC 提(ti)供带有背面电源的(de) SF2Z。其最终 2nm 节点也将在(zai) 2027 年推出(chu)，面向汽(qi)车应(ying)用。
该公司还透(tou)露，将于 2027 年开始采用 1.4nm 工艺批量生(sheng)产芯片。
昨日，三(san)星更是宣布，将向日本领先的(de)人(ren)工智能公司 Preferred Networks 提(ti)供采用 2 纳米 (nm) 代工工艺和先进的(de) 2.5D 封装技术 Interposer-Cube S (I-Cube S) 的(de)交钥匙(chi)半导体解决方(fang)案。三(san)星强调，通(tong)过利用三(san)星领先的(de)代工和先进的(de)封装产品，Preferred Networks 旨在(zai)开发强大的(de) AI 加速(su)器(qi)，以满足生(sheng)成式(shi) AI 驱动的(de)计算能力不断增长(chang)的(de)需求。
三(san)星电子公司副总(zong)裁(cai)兼(jian)代工业务开发团队负责人(ren) Taejoong Song 表示(shi)：“这份订单至关重要(yao)，因(yin)为它证明(ming)了(le)三(san)星的(de) 2nm GAA 工艺技术和先进封装技术是下一代 AI 加速(su)器(qi)的(de)理想解决方(fang)案。我们致力于与客(ke)户密切(qie)合作，确保我们产品的(de)高性能和低功耗特(te)性得到充分实(shi)现。”
三(san)星项责任人(ren)强调了(le)公司“集成解决方(fang)案”在(zai)这个时代的(de)竞争力。三(san)星电子正加强GAA（Gate-All-Around）工艺和2.5D封装技术的(de)竞争力，以实(shi)现低功耗、高性能的(de)半导体。三(san)星表示(shi)：“许多公司单独(du)提(ti)供具有竞争力的(de)高带宽内存技术和 2.5D 封装，但三(san)星 AI 解决方(fang)案是唯一一家提(ti)供集成 AI 解决方(fang)案的(de)公司。”“当(dang)技术得到优(you)化和集成时，可以为客(ke)户提(ti)供最高价值。”
此外，三(san)星的(de)目标是到 2027 年将其洁净室产能扩大至 2021 年的(de) 7.3 倍。该公司表示(shi)，这将通(tong)过扩建其位于平泽的(de)晶圆厂（这是迄今为止最先进的(de)设施）和正在(zai)德克萨斯(si)州泰勒建造的(de)新晶圆厂来实(shi)现。更多的(de)洁净室意味着它将有更多空间来执(zhi)行来自客(ke)户的(de)更多订单。
三(san)星还宣布成立多芯片集成联盟，与其合作伙伴结成联盟，应(ying)用新的(de)芯片封装技术。
英特(te)尔和Rapidus虎视(shi)眈眈
除了(le)三(san)星以外，台(tai)积电面临的(de)竞争对手还有英特(te)尔和日本新兴的(de)Rapidus。
例如，据国(guo)外媒体去年年底报道称，Intel的(de)CEO在(zai)接受采访(fang)时就曾表示(shi)，自家的(de)18A制程(cheng)（1.8nm）比领先台(tai)积电N2，在(zai)这块他们2年内没有对手。报道称，Intel的(de)未来取决于重新获得半导体制造领域的(de)技术领先地位，这位CEO相信(xin)这将在(zai)两年内实(shi)现。
在(zai)Intel的(de)CEO看(kan)来，其对20A和18A充满信(xin)心，主要(yao)是因(yin)为它们采用了(le)RibbonFET架(jia)构，即全(quan)栅极 (GAA) 晶体管和背面功率(lu)传(chuan)输技术。这些技术对于制造2nm芯片的(de)公司来说至关重要(yao)，可以在(zai)降低功率(lu)泄漏的(de)同时实(shi)现更高的(de)逻辑密度和时钟速(su)度。英特(te)尔 18A 将于 2025 年上半年投入生(sheng)产，产品也将在(zai)不久(jiu)后上市(shi)。
英特(te)尔表示(shi)， Intel 18A 工艺是公司的(de)分水岭(ling)，人(ren)们对其寄予厚望。将将使其多年来首次(ci)在(zai)性能上超越竞争对手，标志着英特(te)尔重返半导体工程(cheng)的(de)顶峰。
由日本政(zheng)府和大型企业集团支持的(de)半导体联盟 Rapidus 计划跨(kua)越几代节点，在(zai) 2027 年开始 2nm 生(sheng)产。该公司的(de)目标是服务于世界领先的(de)科技巨头(tou)，挑(tiao)战台(tai)积电、IFS 和三(san)星代工厂。
这项任务极具挑(tiao)战性，而且成本极高。现代制造技术的(de)开发成本通(tong)常很高。为了(le)降低研发成本，Rapidus 与 IBM 合作，后者在(zai)晶体管结构和芯片材料等领域进行了(le)广泛的(de)研究。但除了(le)开发可行的(de) 2nm 制造工艺外，Rapidus 还必须建造一个现代化的(de)半导体制造工厂，这是一项昂贵的(de)投资。Rapidus 自己预计，它将需要(yao)大约 350 亿(yi)美元来在(zai) 2025 年启动 2nm 芯片的(de)试点生(sheng)产，然后在(zai) 2027 年实(shi)现大批量生(sheng)产。
为了(le)收回巨额的(de)研发和工厂建设成本，Rapidus 需要(yao)大量生(sheng)产 2nm 芯片。由于仅(jin)靠日本公司的(de)需求可能不够，Rapidus 正在(zai)寻求苹果(guo)、谷歌和 Meta 等国(guo)际公司的(de)订单。
但短期看(kan)来，台(tai)积电没对手。
本文来源：半导体行业观察，原文标题(ti)：《台(tai)积电2nm，重磅消息》
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