台积电首次公布2nm制程工艺，2025年量产｜硅基世界

2021年世界半导体大会的台积电展台（图片来源：钛媒体App编辑）

传闻许久的2nm终于来了。

6月17日消息，钛媒体App获悉，今天凌晨举行的台积电北美技术论坛上，台积电（TSMC）正式公布未来先进制程路线图。

其中，台积电3nm（N3）工艺将于2022年内量产，而台积电首度推出采用纳米片晶体管（GAAFET）架构的2nm（N2）制程工艺，将于2025年量产。

台积电总裁魏哲家在线上论坛表示，身处快速变动、高速成长的数字世界，对于运算能力与能源效率的需求较以往更快速增加，为半导体产业开启前所未有的机会与挑战。值此令人兴奋的转型与成长之际，台积电在技术论坛揭示的创新成果彰显了台积电的技术领先地位，以及支持客户的承诺。

与此同时，台积电研发资深副总裁米玉杰（YJ Mii）在这场会议上宣布，台积电会在2024年拥有光刻机巨头ASML最新的high-NA极紫外光（EUV）光刻机微影设备。“主要用于合作伙伴的研究目的......针对客户需求，开发相关基础架构与格式的解决方案，推动创新。”

台积电制造工艺路线图，2nm于2025年开始量产

具体来说，此次台积电技术峰会上，核心是公布N3（3nm级）和N2（2nm级）系列的领先节点具体技术细节，以及TSMC-3DFabricTM 三维矽晶堆叠解决方案，从而在未来几年用于制造先进的CPU、GPU和移动SoC芯片产品中。

• 3nm技术节点：台积电第一个3nm级节点称为N3，有望在今年下半年开始大批量制造 (HVM)量产，预计2023年初交付给客户。其中，3nm第二节点N3E，与N5相比，在相同的速度和复杂性下，N3E功耗降低34%，性能提升18%，逻辑晶体管密度提高1.6倍，而且搭配先进的TSMC FinFlextm架构，能够精准协助客户完成符合其需求的系统单芯片设计。
• 2nm技术节点：台积电第一个2nm级节点称为N2，采用纳米片晶体管（GAAFET）架构，预计于2025年开始量产。据悉，在相同功耗下，2nm性能速度较3nm增快10%至15%，若在相同速度下，功耗降低25%至30%。台积电还表示，2nm制程技术平台也涵盖高效能版本及完备的小晶片（Chiplet）整合解决方案。
• 扩大超低功耗平台：台积电称正在开发N6e技术，专注于边缘人工智能及物联网设备。N6e将以7nm制程为基础，逻辑密度可望较上一代的N12e多3倍。据悉，N6e平台涵盖逻辑、射频、类比、嵌入式非挥发性存储器、以及电源管理IC解决方案。
• TSMC-3DFabricTM 三维矽晶堆叠方案：台积电今天展示两项突破性创新，一项是以SoIC为基础的CPU，采用晶片堆叠于晶圆之上（Chip-on-Wafer，CoW）技术来堆叠三级快取静态随机存取存储；另一项是创新的AI SoC，采用晶圆堆叠于晶圆之上（Wafer-on-Wafer，WoW）技术堆叠于深沟槽电容晶片之上。

台积电表示，搭载CoW及WoW技术的7nm芯片，目前已经量产，5nm技术预计于2023年完成。为满足客户对于系统整合芯片及其他3DFabric系统整合服务需求，首座全自动化3D Fabric晶圆厂预计于2022年下半年开始生产。

随着台积电2nm转向基于纳米片的GAAFET架构，3nm系列将成为台积电FinFET节点最后一个技术平台。预计在2025年量产2nm芯片后，台积电仍将继续生产3nm半导体产品。

此外，台积电透露，到2025年，其成熟和专业节点的产能将扩大约 50%。该计划包括在台南、高雄、日本和南京建设大量新晶圆厂，此举将进一步加剧台积电与格芯、联电、中芯国际等晶圆代工厂商之间的竞争。

根据AnandTech报道，扩张成熟和专业节点投资的四个新设施分别为：台积电日本熊本的Fab 23一期厂，制造12nm、16nm、22nm和28nm芯片，并将拥有每月高达4.5万片300毫米（12寸）晶圆的生产能力；台南Fab 14第8期；高雄Fab 22二期；南京的Fab 16 1B 期，目前主要生产28nm成熟工艺芯片。

目前，台积电在全球共有13座晶圆代工厂。其中，10家工厂位于中国台湾地区，2家分别在上海和南京，分别制造8寸和12寸晶圆；1家在美国Fab11，制造8寸晶圆。而台积电7nm、5nm先进工艺芯片主要在台南Fab18厂进行生产。

（本文首发钛媒体App，作者｜林志佳）