臺積電2nm製程突破，性能提升15%的同時功耗銳減35%

在2024年IEDM大會上，臺積電首次揭示了其2nm工藝的核心技術細節及性能指標，展示了該工藝相比3nm技術的顯著進步。具體來說，臺積電2nm的晶體管密度較3nm增加了15%，同時在相同功耗下，性能提升了15%。更爲重要的是，在保持同等性能的情況下，功耗可降低24%至35%。

臺積電2nm工藝首次引入了全環繞柵極（GAA）納米片晶體管。這一創新技術能夠通過精確調節通道寬度，在提升性能的同時顯著優化能效。通過納米片結構，增強了晶體管的電流控制，確保其在低電壓下也能高效運行。

此外，臺積電還在其2nm工藝中加入了NanoFlex DTCO（設計技術聯合優化）。這一技術能夠根據不同需求，靈活調整芯片的尺寸和性能。設計師可以在功耗和性能之間找到最佳平衡，進一步提升集成度和能效。

另一個顯著的技術突破是臺積電2nm工藝採用了第三代偶極子集成，結合N型和P型納米片晶體管，支持六個電壓閾值檔位（6-Vt），這意味着更廣泛的電壓範圍和更高的靈活性。通過這些改進，N型和P型晶體管的I/CV速度分別提升了70%和110%，爲高性能計算提供了強大支持。

與傳統FinFET工藝相比，臺積電2nm工藝的納米片晶體管在低電壓下也能夠獲得更優的能效。具體來說，在0.5V到0.6V的電壓下，新工藝能將頻率提高20%左右，同時待機功耗可降低約75%。

在存儲技術方面，臺積電2nm工藝也表現不凡，SRAM密度突破至每平方毫米38Mb，創下新紀錄，滿足了日益增長的存儲需求。

除此之外，臺積電還對金屬層工藝進行了優化，首次採用了一步蝕刻（1P1E）和一次EVU曝光技術，大幅降低了工藝複雜度並減少了光罩數量。

針對高性能計算領域，臺積電引入了超高性能的SHP-MiM電容。每平方毫米約200fF的電容容量使得新工藝能夠支持更高的運行頻率，進一步提升了其計算性能。

根據臺積電的介紹，自28nm工藝問世以來，臺積電在工藝性能上的提升已超過140倍，2nm工藝的創新再次證明了其在全球半導體領域的領導地位。