一、台积电 2nm 芯片试产成果
台积电位于新竹的工厂进行 2nm 芯片试产,良率超 60%。这一成果在全球半导体行业中处于领先地位,尤其是与竞争对手三星相比,三星 2nm 工艺良率仅在 10%-20% 之间。
台积电在新竹的工厂试产 2nm 芯片取得了令人瞩目的成果,良率超过 60%,这一数据不仅超越了公司内部预期目标,在全球半导体行业中也处于领先位置。对比三星,其在 2nm 工艺上良率仅为 10%-20%,远远落后于台积电。
台积电的 2nm 工艺引入了新的晶体管结构 —— 环绕栅极(GAA)。GAA 晶体管通过垂直排列的水平纳米片,在四个侧面包围通道,相比前代的鳍式场效应晶体管(FinFET)仅能覆盖三面,具有更低的漏电率和更高的驱动电流,从而提升了性能。
尽管目前 2nm 工艺尚处于试产初期阶段,但一切仍在按计划稳步推进。依据台积电公布的数据,对比 3nm 制程,全新的 2nm 工艺预计将提升性能 10% – 15%,在维持同等性能的前提下,实现 30% 的功耗降低。
二、对量产的影响
一般来说,芯片良率需要达到 70% 或更高才适合进入大规模量产阶段。当前的良率水平表明台积电在 2nm 芯片的生产上取得了一定的成果,但要实现大规模量产,还需要进一步提高良率。
这一良率水平也影响了苹果等客户的产品规划。例如,苹果预计在明年的 iPhone 17 系列中仍会基于台积电 3nm 工艺节点的 A19/Pro 处理器,而首款采用台积电 2nm 芯片的苹果产品可能要到 2025 年末发布的 iPad Pro M5,至于搭载 2nm 处理器的 iPhone,则预计要到 2026 年的 iPhone 18 系列,甚至可能是 2027 年的 iPhone 19 系列才会问世。
台积电的竞争对手三星代工在 2nm 工艺上良率仅在 10%-20% 之间,远低于行业平均水平。这也凸显了台积电在技术和生产能力方面的优势,但同时也提醒台积电不能掉以轻心,需要持续创新和改进,以保持领先地位。
三、技术优势
晶体管结构创新
台积电 2nm 芯片引入环绕栅极(GAA)晶体管结构,这一创新结构相比前代的鳍式场效应晶体管(FinFET)具有显著优势。GAA 晶体管通过垂直排列的水平纳米片,在四个侧面包围通道,而 FinFET 仅能覆盖三面。这种独特的设计使得 2nm 芯片具有更低的漏电率和更高的驱动电流,从而大幅提升了芯片性能。
详解台积电 2nm 制程中的全环绕栅极(Gate-All-Around)晶体管技术表明,从平面型晶体管到鳍式结构再到全环绕栅极晶体管的发展历程,是半导体技术不断进步的体现。随着技术节点的不断缩小,传统的晶体管结构面临诸多问题,而 GAA 晶体管能够更好地满足未来芯片对静电控制的要求,为芯片性能的进一步提升提供了可能。
对电子产品的影响
对于智能设备市场,2nm 芯片将带来巨大的变革。以智能手机为例,台积电 2nm 芯片有望使手机电池续航时间大幅增加。正如 IBM 披露的 2nm 芯片应用前景,可使手机电池续航时间增至之前四倍,用户只需每四天为设备充一次电即可。这对于当前对电池续航要求越来越高的智能手机用户来说,无疑是一个重大突破。
在笔记本电脑等产品中,2nm 芯片能实现更高的计算速度和更大的数据吞吐。其更高的集成度意味着更快的数据处理速度和更低的延迟,使得用户在多任务处理和高要求的应用场景中能够更加流畅地使用设备。同时,更低的功耗也有助于延长笔记本电脑的续航时间,提高用户的使用体验。