2納米工藝技術(shù)展開(kāi)全球競(jìng)爭(zhēng)，2納米工藝最快2025年量產(chǎn)

臺(tái)積電宣布，首次推出N2(2納米)工藝技術(shù)，預(yù)計(jì)2025年量產(chǎn)。這也是臺(tái)積電首次使用納米片晶體管結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士表示，工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)越小，往往芯片性能越高。但極高的技術(shù)門(mén)檻和資金門(mén)檻讓眾多半導(dǎo)體企業(yè)望而卻步。三星電子和英特爾是臺(tái)積電最為有力的競(jìng)爭(zhēng)者。

2納米工藝技術(shù)展開(kāi)全球競(jìng)爭(zhēng)在臺(tái)積電2022年北美技術(shù)研討會(huì)上，多項(xiàng)最新技術(shù)成果吸引全球目光。先進(jìn)邏輯技術(shù)方面，臺(tái)積電首次推出2納米工藝技術(shù)。N2技術(shù)(2納米)在N3技術(shù)基礎(chǔ)上有明顯進(jìn)步，在相同功率下速度可提高10%-15%，或在相同速度下功耗降低25%-30%。臺(tái)積電N2技術(shù)采用納米片晶體管架構(gòu)，在性能和功率效率方面提供全節(jié)點(diǎn)改進(jìn)，幫助客戶實(shí)現(xiàn)下一代產(chǎn)品創(chuàng)新。

研討會(huì)上，臺(tái)積電表示，將在未來(lái)幾年推出四種N3增強(qiáng)版工藝技術(shù)——N3E、N3P、N3S和N3X，旨在為超高性能應(yīng)用提供改進(jìn)的工藝窗口、更高的性能。

值得注意的是，臺(tái)積電為計(jì)劃今年晚些時(shí)候量產(chǎn)的N3技術(shù)加了一把火，在此次研討會(huì)上推出獨(dú)特的TSMC FINFLE技術(shù)，將其“三納米家族”技術(shù)的效能、功率效率以及密度進(jìn)一步提升。

另外，臺(tái)積電表示，正在開(kāi)發(fā)N6e技術(shù)。N6e建立在7納米工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，將作為臺(tái)積電超低功耗平臺(tái)的一部分。在全球2納米工藝技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中，臺(tái)積電走在前列。中國(guó)證券報(bào)記者近日從臺(tái)積電方面獲悉，其首個(gè)2納米工廠計(jì)劃于今年三季度動(dòng)工，預(yù)計(jì)2024年試產(chǎn)，2025年量產(chǎn)。蘋(píng)果有望成為臺(tái)積電2納米技術(shù)首家客戶。

全球范圍內(nèi)有能力開(kāi)發(fā)3納米甚至2納米工藝技術(shù)的芯片制造企業(yè)屈指可數(shù)。據(jù)了解，三星電子將跳過(guò)4納米，由5納米升至3納米。2021年10月，三星電子宣布3納米產(chǎn)品成功流片;預(yù)計(jì)2納米產(chǎn)品于2025年量產(chǎn)。在2022年投資者大會(huì)上，英特爾公布了最新工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)度：Intel 4將采用極紫外光刻(EUV)技術(shù)，預(yù)計(jì)2022年下半年投產(chǎn);Intel 3性能提升約18%，預(yù)計(jì)2023年下半年投產(chǎn)。

可能對(duì)于很多朋友來(lái)說(shuō)，你那臺(tái)采用14納米工藝的電腦CPU還在工作著，但現(xiàn)在芯片已經(jīng)開(kāi)始邁向2納米。

在芯片的制造工藝上，似乎芯片制造商并沒(méi)有選擇停下腳步，近日臺(tái)積電方面就表示，其2納米工藝將會(huì)在2024年實(shí)現(xiàn)試產(chǎn)，在2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

但了解芯片發(fā)展的朋友都知悉，現(xiàn)在所謂的2納米，包括3納米、5納米、7納米等，都只是一個(gè)“文字游戲”，即該數(shù)字已經(jīng)不再代表特征尺寸，僅是一個(gè)工藝代號(hào)。

具體來(lái)說(shuō)，從10納米開(kāi)始，這種工藝代號(hào)形式的制造工藝就已經(jīng)在業(yè)內(nèi)出現(xiàn)，ASML方面也承認(rèn)了這種現(xiàn)象。

所以我們看到，雖然臺(tái)積電號(hào)稱2025年量產(chǎn)2納米工藝芯片，但是在密度方面，僅比3納米提升了10%，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到摩爾定律的要求。

而芯片密度的大幅降低，就直接影響到芯片的性能，所以臺(tái)積電也表示，其2納米工藝的芯片，性能只能提升10%，最多也就是15%。

了解超頻的愛(ài)好者應(yīng)該知道，與其如此，其實(shí)還不如超頻來(lái)的直接，因?yàn)?0%的性能提升，對(duì)于超頻來(lái)說(shuō)要顯得更容易，而且?guī)缀趿愠杀尽?

所以臺(tái)積電在2025年量產(chǎn)的2納米，并不像其數(shù)字所顯示的那樣令人興奮，然而幾乎同時(shí)，中科院方面也傳出了新消息。

中科院微電子所方面官方宣布，其實(shí)現(xiàn)了性能優(yōu)異的雙柵a-IGZO短溝道晶體管。

相信很多朋友對(duì)此不是很理解，這樣的技術(shù)具備什么樣的作用呢?

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)下芯片制造技術(shù)的推進(jìn)，終極目的就是為了提升晶體管的集成度，也就是密度，但是因?yàn)槎虦系佬?yīng)，所以一直難以推進(jìn)。

而a-IGZO材料是三維集成的最佳候選溝道材料之一，三維集成技術(shù)的本質(zhì)，就是為提高晶體管在芯片上的集成密度。

所以中科院此次的技術(shù)進(jìn)展，實(shí)際上相當(dāng)于在一定程度上，解決了高密度集成的問(wèn)題。

記得在12年左右，智能手機(jī)剛剛在我國(guó)普及，那時(shí)候的人們選擇手機(jī)主要是按照價(jià)格來(lái)選，能打電話、能聽(tīng)歌、能拍照就足夠了，什么性能根本不在意也不清楚，因?yàn)槟菚r(shí)候智能手機(jī)也就是屏幕大點(diǎn)，功能多點(diǎn)上網(wǎng)還快一點(diǎn)，也沒(méi)什么大型手游，所以對(duì)手機(jī)使用芯片沒(méi)什么太大概念。

可以說(shuō)，手機(jī)芯片是手機(jī)中最重要的，也是手機(jī)中的“心臟”，手機(jī)芯片能力越強(qiáng)，手機(jī)的性能也越強(qiáng)。手機(jī)芯片在手機(jī)中承擔(dān)著手機(jī)的運(yùn)算和存儲(chǔ)的功能，目前在手機(jī)中搭載的主流芯片是蘋(píng)果的A系列芯片和華為的麒麟芯片，以及高通的驍龍芯片和聯(lián)發(fā)科的天璣芯片。由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)研發(fā)芯片的難度非常大。

首先說(shuō)，手機(jī)芯片與納米工藝有密不可分的關(guān)系。納米其實(shí)就是毫米，是一種長(zhǎng)度單位，國(guó)際單位的符號(hào)就是nm。通俗的來(lái)說(shuō)，像大家熟知的蘋(píng)果A15仿生芯片是5納米，天璣9000和驍龍8芯片都是5納米的，不過(guò)目前最新的手機(jī)芯片制作工藝已經(jīng)來(lái)到了4納米，就是即將要在下半年和大家見(jiàn)面的，蘋(píng)果A16芯片、高通驍龍8+芯片和天璣9000+芯片。這樣直觀地看，應(yīng)該是納米數(shù)越小，芯片性能就越強(qiáng)。

手機(jī)芯片就是一種集成電路，將電阻、晶體管等元器件集成在一個(gè)小平板上，用連接線將這些電子元器件串聯(lián)起來(lái)。隨著科技的發(fā)展，通過(guò)光刻機(jī)可以將現(xiàn)在的上百億個(gè)晶體管都集成在這個(gè)小平板上，集成度越高，芯片的運(yùn)算能力也就越強(qiáng)，自然性能也就越強(qiáng)。