臺積電首次公開2nm！性能提升15％、功耗降低35％

12月15日消息，IEDM 2024大會上，臺積電首次披露了N2 2nm工藝的關鍵技術細節(jié)和性能指標：對比3nm，晶體管密度增加15%，同等功耗下性能提升15%，同等性能下功耗降低24-35%。

臺積電2nm首次引入全環(huán)繞柵極(GAA)納米片晶體管，有助于調整通道寬度，平衡性能與能效。

新工藝還增加了NanoFlex DTCO(設計技術聯(lián)合優(yōu)化)，可以開發(fā)面積最小化、能效增強的更矮單元，或者性能最大化的更高單元。

此外還有第三代偶極子集成，包括N型、P型，從而支持六個電壓閾值檔(6-Vt)，范圍200mV。

通過種種改進，N型、P型納米片晶體管的I/CV速度分別提升了70%、110%。

對比傳統(tǒng)的FinFET晶體管，新工藝的納米片晶體管可以在0.5-0.6V的低電壓下，獲得顯著的能效提升，可以將頻率提升大約20%，待機功耗降低大約75%。

SRAM密度也達到了創(chuàng)紀錄的新高，每平方毫米約38Mb。

此外，臺積電2nm還應用了全新的MOL中段工藝、BEOL后段工藝，電阻降低20%，能效更高。

值得一提的是，第一層金屬層(M1)現(xiàn)在只需一步蝕刻(1P1E)、一次EVU曝光即可完成，大大降低了復雜度、光罩數量。

針對高性能計算應用，臺積電2nm還引入了超高性能的SHP-MiM電容，容量大約每平方毫米200fF，可以獲得更高的運行頻率。

按照臺積電的說法，28nm工藝以來，歷經六代工藝改進，單位面積的能效比已經提升了超過140倍!