台积电量产2nm级芯片首款GAA晶体管称在ISO功率下性能提升高达15%

台积电悄然宣布已开始量产采用其N2（2nm级）工艺的芯片。该公司并未发布正式新闻稿宣布量产启动，但此前曾多次表示N2工艺有望在第四季度实现量产，因此该计划已达成。

台积电在其2nm 技术网页上发表声明称：“台积电的 2nm (N2) 技术已按计划于 2025 年第四季度开始量产。 ”

从性能提升的角度来看，N2 的设计目标是在相同功耗下实现 10%–15% 的性能提升，在相同性能下降低 25%–30% 的功耗，并且对于包含逻辑、模拟和 SRAM 的混合设计，晶体管密度比 N3E 提高 15%。对于纯逻辑设计，晶体管密度比 N3E 高出 20%。

台积电的 N2 工艺是该公司首个采用环栅纳米片晶体管（GAA）的​​工艺节点。在这种晶体管中，栅极完全环绕由水平堆叠纳米片构成的沟道。这种几何结构改善了静电控制，降低了漏电，并能够在不牺牲性能或能效的前提下实现更小的晶体管尺寸，最终提高了晶体管密度。此外，N2工艺还在电源传输网络中加入了超高性能金属-绝缘体-金属（SHPMIM）电容器。这些电容器的电容密度是上一代 SHDMIM 设计的两倍以上，并将薄层电阻（Rs）和过孔电阻（Rc）降低了50%，从而提高了电源稳定性、性能和整体能效。

台积电首席执行官魏哲家在 10 月份的公司财报电话会议上表示：“N2 芯片的量产进展顺利，有望在本季度晚些时候实现，良率良好。我们预计，在智能手机和高性能计算人工智能应用的推动下，2026年产能爬坡速度将加快。”

有趣的是，台积电已开始在其位于台湾高雄附近的 Fab 22 工厂生产 2 纳米级芯片。此前，市场预期台积电会在 Fab 20 工厂（位于台湾新竹附近）开始提升 N2 工艺芯片的产能，该工厂毗邻其新的全球研发中心，N2 系列制程技术正是在该中心研发的。Fab 20 工厂的量产可能会稍晚一些。

台积电将在全新的晶圆厂大规模量产 N2 工艺芯片，这始终存在一定的挑战性。值得注意的是，该公司将在新晶圆厂同时量产智能手机以及更大型的“人工智能”和“高性能计算”芯片（需要注意的是，高性能计算是一个宽泛的概念，涵盖了从游戏主机 SoC 到高性能服务器 CPU 等各种应用），这将增加一些额外的复杂性。通常情况下，台积电会优先量产移动和小型消费级芯片。

同时启动两座具备 N2 工艺能力的晶圆厂建设，是因为台积电的众多合作伙伴对这项新工艺技术表现出浓厚的兴趣，因此需要为所有合作伙伴提供充足的产能。

此外，从 2026 年底开始，这两座晶圆厂将用于生产基于 N2P（N2 工艺的性能增强版）和 A16（N2P 工艺的升级版，采用 Super Power Rail 背面供电设计，专为复杂的 AI 和 HPC 处理器打造）的芯片。

魏补充道：“秉承持续改进的战略，我们将推出 N2P，作为 N2 系列产品的延伸。N2P 在 N2 的基础上进一步提升了性能和功耗，计划于 2026 年下半年量产。

此外，我们还推出了A16，它采用了我们一流的超强电源轨（SPR）。A16 最适合具有复杂信号路径和密集供电网络的特定高性能计算（HPC）产品。A16 的量产也正按计划进行，将于 2026 年下半年投产。”