台積電計劃2025年實現N2環柵場效應晶體管芯片量產
台積電剛剛在2022 技術研討會期間披露了N2 工藝的一些技術細節,預計可在2025 年的某個時候投入2nm 級全柵場效應晶體管(GAAFET)的生產。屆時新節點將使得芯片設計人員能夠顯著降低其芯片功耗,但頻率和晶體管密度的改進似乎不太明顯。
作為一個全新的平台,台積電N2 節點將結合GAAFET 納米片晶體管和背面供電工藝、並運用廣泛的極紫外光刻(EUV)技術。
● 新型環柵晶體管(GAAFET)結構具有廣為人知的諸多優勢,比如極大地改善漏電(當前柵極圍繞溝道的所有四條邊),並可通過調節溝道寬度以提升性能、或降低芯片功耗。
● 至於背面供電,其能夠為晶體管帶來更好的能量輸送(提升性能/ 降低功耗),是應對BEOL 後端電阻增加問題的一個出色解決方案。
(截圖via AnandTech)
功能特性方面,台積電N2 看起來也是一項非常有前途的技術。官方宣稱可讓芯片設計人員在相同功率/ 晶體管數量下,將性能提升10~15% 。
或在相同頻率/ 複雜度下,將功耗降低25~30% 。同時與N3E 節點相比,N2 節點可讓芯片密度增加1.1 倍以上。
不過需要指出的是,台積電公佈的“芯片密度”參數,綜合考慮了50% 的邏輯、30% 的SRAM、以及20% 的模擬組件。
遺憾的是,N2 相較於N3E 的芯片密度提升(反映晶體管密度的增益)僅為10% 。不過從N3 到N3E 的演進來看,那時的晶體管密度提升就已經不太鼓舞人心了。
換言之,現如今的SRAM 和模擬電路已經遇到了發展瓶頸。對於GPU 等嚴重依賴晶體管數量快速增長的應用場景來說,三年大約10% 的密度提升,也絕對不是個好消息。
此外在N2 投產的同時,台積電也會同時擁有密度優化的N3S 節點。看到這家代工巨頭在兩種不同類型的工藝上齊頭並進,這樣的情景也是相當罕見的。
如果一切順利,台積電有望於2024 下半年開啟N2 工藝的風險試產,並於2025 下半年投入商用芯片的量產。
然後考慮到半導體的生產週期,預計首批搭載N2 芯片的終端設備,要到2025 年末、甚至2026 年才會上市。