台積電 2nm，下週開始試生產

據台媒報道，台積電 2nm 試運行將於下週開始，這要比預期的要早得多。

台積電在微細製程領域一直處於芯片製造領域的領先地位，蘋果是其最重要的客户。該公司早在去年 12 月就首次向蘋果展示了其 2nm 芯片工藝，試產是在量產之前對計劃使用的生產線工藝進行測試的階段。

早前的消息顯示，台積電最新芯片技術的試生產預計最早要到 10 月才會開始。但現在，台積電把 2nm 的試產提前到 7 月份舉行，這是一個令人鼓舞的跡象。相關報道顯示，台積電將於下週在位於台灣北部新宿科學園區的寶山工廠生產 2nm 半導體。2nm 生產設備已於第二季開始進駐寶山廠區並安裝完畢，第三季將進入試產階段，比市場對第四季的預期要早，被解讀為是為了在量產前加快步伐，確保良率穩定。

值得一提的是，從相關報道看到，蘋果將包下台積電首批的 2nm 全部產能。

台積電 2nm，跨入納米片時代

據台積電在官網中介紹，2nm 技術採用該公司第一代納米片晶體管技術，在性能和功耗方面實現了全節點跨越。預計 2025 年實現量產。

台積電表示，公司主要客户已完成 2nm IP 設計並開始硅驗證，台積電還開發出低阻值 RDL（重新分佈層）、超高性能金屬 - 絕緣體 - 金屬（MiM）電容器，以進一步提升性能。

台積電 N2 技術將於 2025 年推出，無論是在密度還是在能效方面，它都將成為半導體行業最先進的技術。N2 技術採用領先的納米片晶體管結構，將提供全節點性能和功率優勢，以滿足日益增長的節能計算需求。憑藉我們持續改進的戰略，N2 及其衍生產品將進一步擴大我們在未來的技術領先地位。

與 N3E 相比，台積電預計 N2 將在相同功率下將性能提高 10% 至 15%，或在相同頻率和複雜度下將功耗降低 25% 至 30%。至於芯片密度，該代工廠正在考慮將密度提高 15%，以當代標準來看，這是一個很好的擴展程度。

根據台積電在之前於北美舉辦技術峯會上的介紹，公司在 2nm 上會有 N2P 和 N2X 等系列節點。其中 N2P 將在 2026 年底接替 N2。同時，整個 N2 系列將增加台積電的全新 NanoFlex 功能，該功能允許芯片設計人員混合和匹配來自不同庫的單元，以優化性能、功率和麪積 (PPA)。

台積電當代的 N3 製造工藝已經支持類似的功能 FinFlex，該功能還允許設計人員使用來自不同庫的單元。但由於 N2 依賴於全柵 (GAAFET) 納米片晶體管，因此 NanoFlex 為台積電提供了一些額外的控制：首先，台積電可以優化溝道寬度以提高性能和功率，然後構建短單元（以提高面積和功率效率）或高單元（以提高 15% 的性能）。

繼 N2 和性能增強型 N2P 之後，電壓增強型 N2X 也將於 2026 年問世。儘管台積電曾表示 N2P 將在 2026 年增加背面供電網絡 (BSPDN)，但看起來情況並非如此，N2P 將使用常規供電電路。原因尚不清楚，但看起來該公司決定不為 N2P 添加昂貴的功能，而是將其保留到下一代節點，該節點也將於 2026 年底向客户提供。

N2 仍有望在電源方面實現一項重大創新：超高性能金屬 - 絕緣體 - 金屬 (SHPMIM：super-high-performance metal-insulator-metal) 電容器，這些電容器的加入是為了提高電源穩定性。SHPMIM 電容器的容量密度是台積電現有超高密度金屬 - 絕緣體 - 金屬 (SHDMIM) 電容器的兩倍多。此外，與上一代產品相比，新的 SHPMIM 電容器的薄層電阻 (Rs，單位為歐姆/平方) 和通孔電阻 (Rc) 降低了 50%。

需求旺盛，台積電瘋狂擴產

最初，台積電規劃是在寶山的 Fab 20 生產 2nm。但後續，因為需求旺盛，台積電一直在擴產 2nm 產能。

相關報道顯示，台積電 N2 第一年的新流片 (NTO) 數量是 N5 的兩倍多。台積電高管在 4 月中的法説會中也指出，從客户設計定案狀況來看，2nm 需求更勝 3nm、5nm 等先進製程，且幾乎所有 AI 相關公司都有與台積電合作，預期 2025 年將可望進入量產，屆時會是台積電非常重要的生產節點，看好未來 2nm 的貢獻金額可望高於 3nm 製程。

台積電指出，2nm 製程的產品組合將與 3nm 相當類似，代表屆時仍以高效能運算（HPC）及智慧手機應用等終端應用為主。相關消息顯示，在 2nm 客户端領域，蘋果仍處於領先地位，並將該技術用於旗艦智能手機。英特爾也表達了興趣，預計 AMD、NVIDIA 和聯發科也將效仿。

根據台積電先前規劃，2nm 廠區分別落在新竹寶山 Fab 20 的四座 12 吋晶圓廠，以及高雄三個廠區 Fab 22，當中又以新竹寶山的 Fab 20 進度最快，可望成為台積電最先量產 2nm 的廠區。

據集邦在年初援引業內消息人士透露，台積電 2nm 生產基地位於新竹科學園區及高雄，其中寶山二期將在第二季度開始投產，年底將建立一條 “微型產線”，預計在 2025 年第四季度開始量產，初期月產能約為 3 萬至 3.5 萬片晶圓。同時，高雄工廠預計將提前於原計劃在年底開始設備安裝，目標是在 2026 年上半年實現量產，初始月產能計劃與寶山的 30,000 至 35,000 片晶圓相似。

同一消息來源還表示，寶山和高雄工廠正式量產後，將進入產能提升階段，目標是到 2027 年實現每月約 11 萬至 12 萬片晶圓的綜合產能。兩座晶圓廠將生產第一代 2nm 和採用背面電源軌技術的第二代 N2P。下一代 1.4nm（A14）預計將於 2027 年下半年投產，可能位於台中。

近日，又有業界消息傳出，因持續加碼 2nm 等最先進製程相關研發加上 2nm 後續需求超乎預期強勁，產能將導入南科，台積電 2025 年資本支出可望達 320 億美元至 360 億美元區間，為歷年次高，年增 12.5% 至 14.3%。消息強調，台積電 2nm 客户羣需求超乎預期強勁，相關擴充產能規劃也傳將導入南科，以製程升級挪出空間。除了蘋果先前率先包下台積電 2nm 首批產能，非蘋應用客户也因 AI 蓬勃發展而積極規劃採用。

業界表示，台積電 2nm 產能建置估計全台，包含竹科寶山可蓋四期、高雄二期，南科相關規劃若成真，估將有助 2nm 家族衝刺達至少八期八個廠的產能。

此外，台積電正在美國建設三個工廠 ，第二座晶圓廠除了之前宣佈的 3nm 技術外，還將採用下一代納米片晶體管生產世界上最先進的 2nm 工藝技術，並將於 2028 年開始生產。第三座晶圓廠將採用 2nm 或更先進的工藝生產芯片，並將於 2020 年底開始生產。與台積電所有先進的晶圓廠一樣，這三座晶圓廠的潔淨室面積都將約為行業標準邏輯晶圓廠的兩倍。

三星不甘落後

作為台積電最接近的競爭對手，三星在 3nm 反超台積電之後，在 2nm 上也緊追滿趕。三星在美國舉行的代工論壇上宣佈，計劃明年年底開始 2nm 量產。三星表示，與 3nm 工藝相比，其 2nm 工藝的性能和能效分別提高了 12% 和 25%，這是芯片製造商中首家這樣做的。三星進一步指出，與 3nm 工藝相比，其 2nm 工藝提供的芯片體積也小 5%。

據介紹，三星的 2nm 節點包括四種變體（如果算上更名的版本則有五種），每種變體都根據其預期應用而有所區別。前兩個版本計劃於 2025 年和 2026 年推出，面向移動設備。2026 年，其 SF2X 將針對高性能計算 (HPC)，2027 年，它將為 HPC 提供帶有背面電源的 SF2Z。其最終 2nm 節點也將在 2027 年推出，面向汽車應用。

該公司還透露，將於 2027 年開始採用 1.4nm 工藝批量生產芯片。

昨日，三星更是宣佈，將向日本領先的人工智能公司 Preferred Networks 提供採用 2 納米 (nm) 代工工藝和先進的 2.5D 封裝技術 Interposer-Cube S (I-Cube S) 的交鑰匙半導體解決方案。三星強調，通過利用三星領先的代工和先進的封裝產品，Preferred Networks 旨在開發強大的 AI 加速器，以滿足生成式 AI 驅動的計算能力不斷增長的需求。

三星電子公司副總裁兼代工業務開發團隊負責人 Taejoong Song 表示：“這份訂單至關重要，因為它證明了三星的 2nm GAA 工藝技術和先進封裝技術是下一代 AI 加速器的理想解決方案。我們致力於與客户密切合作，確保我們產品的高性能和低功耗特性得到充分實現。”

三星項責任人強調了公司 “集成解決方案” 在這個時代的競爭力。三星電子正加強 GAA（Gate-All-Around）工藝和 2.5D 封裝技術的競爭力，以實現低功耗、高性能的半導體。三星表示：“許多公司單獨提供具有競爭力的高帶寬內存技術和 2.5D 封裝，但三星 AI 解決方案是唯一一家提供集成 AI 解決方案的公司。”“當技術得到優化和集成時，可以為客户提供最高價值。”

此外，三星的目標是到 2027 年將其潔淨室產能擴大至 2021 年的 7.3 倍。該公司表示，這將通過擴建其位於平澤的晶圓廠（這是迄今為止最先進的設施）和正在德克薩斯州泰勒建造的新晶圓廠來實現。更多的潔淨室意味着它將有更多空間來執行來自客户的更多訂單。

三星還宣佈成立多芯片集成聯盟，與其合作伙伴結成聯盟，應用新的芯片封裝技術。

英特爾和 Rapidus 虎視眈眈

除了三星以外，台積電面臨的競爭對手還有英特爾和日本新興的 Rapidus。

例如，據國外媒體去年年底報道稱，Intel 的 CEO 在接受採訪時就曾表示，自家的 18A 製程（1.8nm）比領先台積電 N2，在這塊他們 2 年內沒有對手。報道稱，Intel 的未來取決於重新獲得半導體制造領域的技術領先地位，這位 CEO 相信這將在兩年內實現。

在 Intel 的 CEO 看來，其對 20A 和 18A 充滿信心，主要是因為它們採用了 RibbonFET 架構，即全柵極 (GAA) 晶體管和背面功率傳輸技術。這些技術對於製造 2nm 芯片的公司來説至關重要，可以在降低功率泄漏的同時實現更高的邏輯密度和時鐘速度。英特爾 18A 將於 2025 年上半年投入生產，產品也將在不久後上市。

英特爾表示， Intel 18A 工藝是公司的分水嶺，人們對其寄予厚望。將將使其多年來首次在性能上超越競爭對手，標誌着英特爾重返半導體工程的頂峯。

由日本政府和大型企業集團支持的半導體聯盟 Rapidus 計劃跨越幾代節點，在 2027 年開始 2nm 生產。該公司的目標是服務於世界領先的科技巨頭，挑戰台積電、IFS 和三星代工廠。

這項任務極具挑戰性，而且成本極高。現代製造技術的開發成本通常很高。為了降低研發成本，Rapidus 與 IBM 合作，後者在晶體管結構和芯片材料等領域進行了廣泛的研究。但除了開發可行的 2nm 製造工藝外，Rapidus 還必須建造一個現代化的半導體制造工廠，這是一項昂貴的投資。Rapidus 自己預計，它將需要大約 350 億美元來在 2025 年啓動 2nm 芯片的試點生產，然後在 2027 年實現大批量生產。

為了收回鉅額的研發和工廠建設成本，Rapidus 需要大量生產 2nm 芯片。由於僅靠日本公司的需求可能不夠，Rapidus 正在尋求蘋果、谷歌和 Meta 等國際公司的訂單。

但短期看來，台積電沒對手。

半導體行業觀察，原文標題：《台積電 2nm，重磅消息》