「领先业界！台积电揭秘2nm工艺：性能飙升15％、功耗降低35％」
「2纳米工艺重磅升级：性能狂飙15％，功耗骤降35％，台积电引领新一轮技术革命！」
数界探索
12月15日消息，IEDM2024大会上，台积电首次公布了其N22nm工艺的技术细节与性能指标。数据显示，相较于现有的3nm工艺，N22nm工艺在晶体管密度上提升了15%，在相同功耗条件下，性能提高了15%；而在相同的性能需求下，功耗则降低了24%-35%。 从这些数据可以看出，台积电在先进制程技术的研发上取得了显著的进步。N22nm工艺不仅在提高芯片性能方面表现出色，还大幅降低了功耗，这对于追求更高能效比的电子设备来说无疑是一个巨大的突破。此外，晶体管密度的增加意味着更小的芯片尺寸和更大的集成度，这将为未来的智能手机、笔记本电脑以及数据中心等领域的创新提供更多可能性。这一进展不仅体现了台积电在半导体行业的领先地位，也预示着未来电子产品性能与效率将进一步提升。
台积电在2纳米工艺中首次采用了全环绕栅极（GAA）纳米片晶体管技术，这一创新有助于更灵活地调整通道宽度，从而在性能与能效之间找到更好的平衡点。这项技术的进步不仅展示了半导体行业在微型化道路上的持续突破，也为未来的高性能计算和移动设备提供了更强大的技术支持。通过这种设计，台积电有望进一步缩小芯片尺寸，同时提高其处理能力和能源效率，这对于推动整个科技产业的发展具有重要意义。这不仅是技术上的飞跃，也是对未来市场需求的精准预判，表明了企业在技术创新上的不懈追求。
新工艺还增加了NanoFlex DTCO(设计技术联合优化)，可以开发面积最小化、能效增强的更矮单元，或者性能最大化的更高单元。
此外，还有第三代偶极子集成技术，涵盖N型和P型，从而支持六个电压阈值档位（6-Vt），范围为200毫伏。
通过一系列的优化改进，N型和P型纳米片晶体管的I/CV速度分别提升了70%和110%。这一突破性的进展不仅展示了半导体技术在提高器件性能方面的巨大潜力，也预示着未来电子设备将更加高效和快速。随着这些改进的实现，我们可以期待更先进的计算能力以及更低功耗的设备，这无疑将推动科技领域的进一步发展。同时，这也意味着科研人员和工程师们在材料科学和微纳制造领域所付出的努力正在逐步开花结果，为未来的科技创新奠定了坚实的基础。
对比传统的FinFET晶体管，新工艺的纳米片晶体管可以在0.5-0.6V的低电压下，获得显著的能效提升，可以将频率提升大约20％，待机功耗降低大约75％。
SRAM密度也达到了创纪录的新高，每平方毫米约38Mb。
此外，台积电在2nm制程中引入了创新的MOL中段工艺和BEOL后段工艺，使得电阻降低了20%，从而提高了能效。
值得一提的是，如今第一层金属层（M1）的制造过程简化为仅需一步蚀刻（1P1E）和一次EVG曝光，大幅降低了工艺复杂度及所需光罩的数量。
针对高性能计算应用，台积电在2nm工艺中引入了超高性能的SHP-MiM电容技术，其电容密度约为每平方毫米200fF，这有助于实现更高的运行频率。
根据台积电的表述，自28nm工艺以来，经过六代工艺优化，芯片单位面积的能效比已提升了超过140倍！