台积电 2nm，下周开始试生产

据台媒报道，台积电 2nm 试运行将于下周开始，这要比预期的要早得多。

台积电在微细制程领域一直处于芯片制造领域的领先地位，苹果是其最重要的客户。该公司早在去年 12 月就首次向苹果展示了其 2nm 芯片工艺，试产是在量产之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的试生产预计最早要到 10 月才会开始。但现在，台积电把 2nm 的试产提前到 7 月份举行，这是一个令人鼓舞的迹象。相关报道显示，台积电将于下周在位于台湾北部新宿科学园区的宝山工厂生产 2nm 半导体。2nm 生产设备已于第二季开始进驻宝山厂区并安装完毕，第三季将进入试产阶段，比市场对第四季的预期要早，被解读为是为了在量产前加快步伐，确保良率稳定。

值得一提的是，从相关报道看到，苹果将包下台积电首批的 2nm 全部产能。

台积电 2nm，跨入纳米片时代

据台积电在官网中介绍，2nm 技术采用该公司第一代纳米片晶体管技术，在性能和功耗方面实现了全节点跨越。预计 2025 年实现量产。

台积电表示，公司主要客户已完成 2nm IP 设计并开始硅验证，台积电还开发出低阻值 RDL（重新分布层）、超高性能金属 - 绝缘体 - 金属（MiM）电容器，以进一步提升性能。

台积电 N2 技术将于 2025 年推出，无论是在密度还是在能效方面，它都将成为半导体行业最先进的技术。N2 技术采用领先的纳米片晶体管结构，将提供全节点性能和功率优势，以满足日益增长的节能计算需求。凭借我们持续改进的战略，N2 及其衍生产品将进一步扩大我们在未来的技术领先地位。

与 N3E 相比，台积电预计 N2 将在相同功率下将性能提高 10% 至 15%，或在相同频率和复杂度下将功耗降低 25% 至 30%。至于芯片密度，该代工厂正在考虑将密度提高 15%，以当代标准来看，这是一个很好的扩展程度。

根据台积电在之前于北美举办技术峰会上的介绍，公司在 2nm 上会有 N2P 和 N2X 等系列节点。其中 N2P 将在 2026 年底接替 N2。同时，整个 N2 系列将增加台积电的全新 NanoFlex 功能，该功能允许芯片设计人员混合和匹配来自不同库的单元，以优化性能、功率和面积 (PPA)。

台积电当代的 N3 制造工艺已经支持类似的功能 FinFlex，该功能还允许设计人员使用来自不同库的单元。但由于 N2 依赖于全栅 (GAAFET) 纳米片晶体管，因此 NanoFlex 为台积电提供了一些额外的控制：首先，台积电可以优化沟道宽度以提高性能和功率，然后构建短单元（以提高面积和功率效率）或高单元（以提高 15% 的性能）。

继 N2 和性能增强型 N2P 之后，电压增强型 N2X 也将于 2026 年问世。尽管台积电曾表示 N2P 将在 2026 年增加背面供电网络 (BSPDN)，但看起来情况并非如此，N2P 将使用常规供电电路。原因尚不清楚，但看起来该公司决定不为 N2P 添加昂贵的功能，而是将其保留到下一代节点，该节点也将于 2026 年底向客户提供。

N2 仍有望在电源方面实现一项重大创新：超高性能金属 - 绝缘体 - 金属 (SHPMIM：super-high-performance metal-insulator-metal) 电容器，这些电容器的加入是为了提高电源稳定性。SHPMIM 电容器的容量密度是台积电现有超高密度金属 - 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/平方) 和通孔电阻 (Rc) 降低了 50%。

需求旺盛，台积电疯狂扩产

最初，台积电规划是在宝山的 Fab 20 生产 2nm。但后续，因为需求旺盛，台积电一直在扩产 2nm 产能。

相关报道显示，台积电 N2 第一年的新流片 (NTO) 数量是 N5 的两倍多。台积电高管在 4 月中的法说会中也指出，从客户设计定案状况来看，2nm 需求更胜 3nm、5nm 等先进制程，且几乎所有 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要的生产节点，看好未来 2nm 的贡献金额可望高于 3nm 制程。

台积电指出，2nm 制程的产品组合将与 3nm 相当类似，代表届时仍以高效能运算（HPC）及智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，苹果仍处于领先地位，并将该技术用于旗舰智能手机。英特尔也表达了兴趣，预计 AMD、NVIDIA 和联发科也将效仿。

根据台积电先前规划，2nm 厂区分别落在新竹宝山 Fab 20 的四座 12 吋晶圆厂，以及高雄三个厂区 Fab 22，当中又以新竹宝山的 Fab 20 进度最快，可望成为台积电最先量产 2nm 的厂区。

据集邦在年初援引业内消息人士透露，台积电 2nm 生产基地位于新竹科学园区及高雄，其中宝山二期将在第二季度开始投产，年底将建立一条 “微型产线”，预计在 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，高雄工厂预计将提前于原计划在年底开始设备安装，目标是在 2026 年上半年实现量产，初始月产能计划与宝山的 30,000 至 35,000 片晶圆相似。

同一消息来源还表示，宝山和高雄工厂正式量产后，将进入产能提升阶段，目标是到 2027 年实现每月约 11 万至 12 万片晶圆的综合产能。两座晶圆厂将生产第一代 2nm 和采用背面电源轨技术的第二代 N2P。下一代 1.4nm（A14）预计将于 2027 年下半年投产，可能位于台中。

近日，又有业界消息传出，因持续加码 2nm 等最先进制程相关研发加上 2nm 后续需求超乎预期强劲，产能将导入南科，台积电 2025 年资本支出可望达 320 亿美元至 360 亿美元区间，为历年次高，年增 12.5% 至 14.3%。消息强调，台积电 2nm 客户群需求超乎预期强劲，相关扩充产能规划也传将导入南科，以制程升级挪出空间。除了苹果先前率先包下台积电 2nm 首批产能，非苹应用客户也因 AI 蓬勃发展而积极规划采用。

业界表示，台积电 2nm 产能建置估计全台，包含竹科宝山可盖四期、高雄二期，南科相关规划若成真，估将有助 2nm 家族冲刺达至少八期八个厂的产能。

此外，台积电正在美国建设三个工厂 ，第二座晶圆厂除了之前宣布的 3nm 技术外，还将采用下一代纳米片晶体管生产世界上最先进的 2nm 工艺技术，并将于 2028 年开始生产。第三座晶圆厂将采用 2nm 或更先进的工艺生产芯片，并将于 2020 年底开始生产。与台积电所有先进的晶圆厂一样，这三座晶圆厂的洁净室面积都将约为行业标准逻辑晶圆厂的两倍。

三星不甘落后

作为台积电最接近的竞争对手，三星在 3nm 反超台积电之后，在 2nm 上也紧追满赶。三星在美国举行的代工论坛上宣布，计划明年年底开始 2nm 量产。三星表示，与 3nm 工艺相比，其 2nm 工艺的性能和能效分别提高了 12% 和 25%，这是芯片制造商中首家这样做的。三星进一步指出，与 3nm 工艺相比，其 2nm 工艺提供的芯片体积也小 5%。

据介绍，三星的 2nm 节点包括四种变体（如果算上更名的版本则有五种），每种变体都根据其预期应用而有所区别。前两个版本计划于 2025 年和 2026 年推出，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，面向汽车应用。

该公司还透露，将于 2027 年开始采用 1.4nm 工艺批量生产芯片。

昨日，三星更是宣布，将向日本领先的人工智能公司 Preferred Networks 提供采用 2 纳米 (nm) 代工工艺和先进的 2.5D 封装技术 Interposer-Cube S (I-Cube S) 的交钥匙半导体解决方案。三星强调，通过利用三星领先的代工和先进的封装产品，Preferred Networks 旨在开发强大的 AI 加速器，以满足生成式 AI 驱动的计算能力不断增长的需求。

三星电子公司副总裁兼代工业务开发团队负责人 Taejoong Song 表示：“这份订单至关重要，因为它证明了三星的 2nm GAA 工艺技术和先进封装技术是下一代 AI 加速器的理想解决方案。我们致力于与客户密切合作，确保我们产品的高性能和低功耗特性得到充分实现。”

三星项责任人强调了公司 “集成解决方案” 在这个时代的竞争力。三星电子正加强 GAA（Gate-All-Around）工艺和 2.5D 封装技术的竞争力，以实现低功耗、高性能的半导体。三星表示：“许多公司单独提供具有竞争力的高带宽内存技术和 2.5D 封装，但三星 AI 解决方案是唯一一家提供集成 AI 解决方案的公司。”“当技术得到优化和集成时，可以为客户提供最高价值。”

此外，三星的目标是到 2027 年将其洁净室产能扩大至 2021 年的 7.3 倍。该公司表示，这将通过扩建其位于平泽的晶圆厂（这是迄今为止最先进的设施）和正在德克萨斯州泰勒建造的新晶圆厂来实现。更多的洁净室意味着它将有更多空间来执行来自客户的更多订单。

三星还宣布成立多芯片集成联盟，与其合作伙伴结成联盟，应用新的芯片封装技术。

英特尔和 Rapidus 虎视眈眈

除了三星以外，台积电面临的竞争对手还有英特尔和日本新兴的 Rapidus。

例如，据国外媒体去年年底报道称，Intel 的 CEO 在接受采访时就曾表示，自家的 18A 制程（1.8nm）比领先台积电 N2，在这块他们 2 年内没有对手。报道称，Intel 的未来取决于重新获得半导体制造领域的技术领先地位，这位 CEO 相信这将在两年内实现。

在 Intel 的 CEO 看来，其对 20A 和 18A 充满信心，主要是因为它们采用了 RibbonFET 架构，即全栅极 (GAA) 晶体管和背面功率传输技术。这些技术对于制造 2nm 芯片的公司来说至关重要，可以在降低功率泄漏的同时实现更高的逻辑密度和时钟速度。英特尔 18A 将于 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，人们对其寄予厚望。将将使其多年来首次在性能上超越竞争对手，标志着英特尔重返半导体工程的顶峰。

由日本政府和大型企业集团支持的半导体联盟 Rapidus 计划跨越几代节点，在 2027 年开始 2nm 生产。该公司的目标是服务于世界领先的科技巨头，挑战台积电、IFS 和三星代工厂。

这项任务极具挑战性，而且成本极高。现代制造技术的开发成本通常很高。为了降低研发成本，Rapidus 与 IBM 合作，后者在晶体管结构和芯片材料等领域进行了广泛的研究。但除了开发可行的 2nm 制造工艺外，Rapidus 还必须建造一个现代化的半导体制造工厂，这是一项昂贵的投资。Rapidus 自己预计，它将需要大约 350 亿美元来在 2025 年启动 2nm 芯片的试点生产，然后在 2027 年实现大批量生产。

为了收回巨额的研发和工厂建设成本，Rapidus 需要大量生产 2nm 芯片。由于仅靠日本公司的需求可能不够，Rapidus 正在寻求苹果、谷歌和 Meta 等国际公司的订单。

但短期看来，台积电没对手。

半导体行业观察，原文标题：《台积电 2nm，重磅消息》