台積電2奈米製程正式量產,高雄、新竹為生產基地!一張圖看懂台積電技術演進
台積電2奈米製程正式量產,高雄、新竹為生產基地!一張圖看懂台積電技術演進

台積電近日於官網低調更新資訊,指出2奈米(N2)製程技術已如期於2025年第四季開始量產,產線主要位於新竹寶山二十廠與高雄二十二廠。

台積電表示,台積公司N2技術將成為業界在密度和能源效率上最為先進的半導體技術;首度採用奈米片(Nanosheet)電晶體結構,將提供全製程節點的效能及功耗的進步,以滿足節能運算日益增加的需求。

台積電董事長暨執行長魏哲家在10月法說會中表示:「N2製程進展順利,預計將於本季稍晚進入量產,目前良率表現良好。」他也指出,隨著智慧型手機與高效能運算(HPC)AI應用帶動,預期2026年的量產爬坡速度將更快。

台積電技術演進表
台積電邏輯製程技術演進表,目前已順利量產二奈米。
圖/ 台積電

2奈米改採奈米片電晶體,首度使用GAAFET架構

台積電2奈米(N2)製程的一大技術重點,在於首度導入GAAFET(Gate-All-Around FET,環繞閘極場效電晶體)架構的奈米片電晶體技術。

imec電晶體結構演變
電晶體構造的空間設計逐步走向立體堆疊,目前2奈米多半採用GAAFET技術,未來將會採用堆疊度更高的CFET。
圖/ imec

GAAFET架構是什麼?

GAAFET的特徵,是讓閘極從四周包覆電流通道,相較過去的平面型、三面FinFET(鰭式場效電晶體)電晶體結構,四面環繞的結構能夠更有效控制電流。台積電指出,第一代奈米片技術可在全製程節點上,同步帶來效能與功耗的進步。

在實際效果上,台積電表示,相較前一代3奈米製程,2奈米在相同功耗下速度可提升10%至15%,在相同速度下,功耗可降低25%至30%。台積電指出,他們同時發展低阻值重置導線層與超高效能金屬層間電容,以持續提升2奈米製程的效能表現。

台積電預估,2奈米製程在前2年的產品設計定案(tape outs)數量,將高於3奈米的同期表現,應用在超級電腦、行動裝置、雲端資料中心等領域。

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競爭者三星、英特爾進度如何?

在台積電2奈米量產之際,主要競爭者三星電子與英特爾也持續推進新一代GAAFET架構製程。英特爾的GAAFET技術命名為RibbonFET,三星則稱為MBCFET(Multi-Bridge Channel FET),三者在技術路徑上皆屬於「閘極全包覆」架構,概念與奈米片電晶體大致相近。

三星與英特爾的GAAFET
英特爾與三星的GAAFET製程示意圖。
圖/ 三星、英特爾

二奈米進度方面,韓國媒體《首爾經濟日報》報導,三星正與AMD洽談,討論以三星第二代2奈米製程代工AMD設計的晶片,預計最快於明年1月左右確認是否簽署正式合約。若三星製程通過AMD的效能驗證,將提高AMD採取「雙代工策略」的可能性,未來除台積電外,也可能將部分產品交由三星生產。

《路透社》指出,輝達近期曾測試是否採用英特爾二奈米18A製程生產晶片,但後續喊停。對此,英特爾發言人回應表示,18A製程進展順利,市場對下一代14A製程也持續展現高度興趣,但目前尚未公布具體量產時程與客戶名單。

根據市調機構TrendForce,2025 年第三季全球晶圓代工營收市占中,台積電仍以71%穩居第一。

邁向埃米級製程,A16導入背面供電架構

在2奈米順利量產之後,台積電下一步將邁向「埃米級」製程。台積電表示,A16製程結合奈米片電晶體,並導入創新的超級電軌(Super Power Rail,SPR)解決方案,預計於2026年量產。

SPR的核心差異,在於將供電線路由晶圓正面移至背面,以釋放正面佈線空間,進一步提升邏輯密度與效能,同時降低壓降,改善供電效率。台積電也指出,其獨特的背面接面(Back side Contact)技術,能在背面供電架構下,維持與傳統正面供電相同的閘極密度、布局彈性與元件寬度調節能力。

台積電指出,相較於N2P製程,A16在相同工作電壓下,速度可提升8%至10%,在相同速度下,功耗可降低15%至20%,晶片密度最高可提升至1.10倍,特別適用於高效能運算產品。

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