台积电2nm细节曝光：功耗降低30%！​成熟制程产能2025年将提升50%

当地时间6月16日，晶圆代工巨头台积电在北美召开了2022年台积电技术研讨会。不仅公布了台积电下一代的2nm制程技术的部分细节信息，同时还透露，通过在中国台湾、中国大陆和日本建设新晶圆厂或扩产，预计到2025年，台积电的成熟制程的产能将扩大约50%。

台积电2nm工艺细节曝光：功耗降低30%，2025年量产

在此次2022年台积电技术论坛上，台积电首度公布了其下一代先进制程N2（即2nm制程）的部分技术指标：相较于其N3E（3nm的低成本版）工艺，在相同功耗下，台积电2nm工艺的性能将提升10~15%；而在相同性能下，台积电2nm工艺的功耗将降低23~30%；晶体管密度仅提升了10%。

需要指出的是，台积电N3E制程的晶体密度似乎要比N3（3nm）减少约8%，但仍比台积电N5（5nm）提升了30%，其优势在于，相比N3减少了4层EUV 光罩，使N3e将成为台积电更具成本及生产效率优势的重要节点。

这也是为什么，台积电N2相比N3E所带来的性能的提升幅度和功耗降低的幅度，均低于N3E相比N5的提升。

在晶体管架构方面，台积电N2终于抛弃了FinFET（鳍式场效应晶体管），采用了全新的纳米片晶体管架构（Nanosheet），即台积电版的GAAFET（环绕栅极晶体管）。

台积电还表示，N2不仅有面向移动处理器的标准工艺，还会有针对高性能计算和芯粒（Chiplet）的整合方案。

量产时间方面，根据台积电的规划，N2制程将于2025年量产。按照这个进度，英特尔或将在2nm工艺上实现对于台积电的赶超。此前，英特尔已宣布将会在2024年量产Intel 20A工艺，随后，英特尔又宣布其Intel 18A工艺也将提前到2024年量产。

另外，根据台积电最新展示技术路线图显示，在今年下半年台积电第一代3nm（N3）工艺量产之后，除了将推出低成本、低能耗的N3E之外，还将会推出高性能版本的N3P，以及性能和功耗均更具优势的N3X。

成熟制程产能提升50%

虽然目前智能手机、PC、服务器等领域都需要先进制程的处理器，但同时也仍然会用到大量的成熟制程芯片。同时，很多家电、物联网设备更是大量依赖成熟制程的芯片。

根据台积电以智能手机为例公布的数据显示，对于目前的5G智能手机来说，存在着非常多的成熟制程芯片，比如各种传感器（包括MEMS传感器和图像传感器）大概会有10～25颗，制程工艺涵盖0.35μm～28nm；音频/显示/触控芯片，大约会有2～4颗，制程工艺涵盖90nm～22nm；射频芯片大约会有15～40颗，制程工艺涵盖65nm～6nm；电源管理相关芯片大约会有10～30颗，制程工艺涵盖025μm～40nm。

此外，汽车市场对于成熟制程的芯片需求也在持续爆发，特别是随着汽车电动化、智能化、联网化、自动化，每辆汽车最少也需要数百颗芯片。而这其中，大部分都是成熟制程芯片。

比如在感知方面，可能会用到1-20颗的图像传感器芯片，制程工艺可能会在0.11μm～65nm；在雷达和连接性方面，可能会用到10～25颗芯片，制程工艺涵盖0.16μm-6nm；在车辆控制方面，可能会用到20~100颗的MCU及eNVM芯片，制程工艺涵盖0.18um ~ 28nm；在电源管理方面，将会用到大约50-100颗BCD芯片，制程工艺涵盖0.35～55nm。

另外，有数据预测，数年后，每辆汽车需要的芯片数量将超过1500颗。

虽然，台积电在先进制程技术及产能上全球领先，同时先进制程也是台积电营收的最大来源。但是面对庞大的成熟制程芯片的需求，特别是自2020年四季度爆发的成熟制程芯片产能的持续紧缺，也推动了包括台积电在内的众多晶圆代工/IDM厂商持续扩大成熟制程产能。

在此次技术研讨会上，台积电再度提及了其为了提升成熟及特殊制程的四项投资计划：

1、日本九州熊本Fab 23 第一期建设，使用台积电N12、N16、N22 和N28 节点生产芯片，届时每月有高达45,000 片12吋晶圆的生产能力。后续还将提升至每月5.5万片。

2、台湾台南Fab 14 第八期。

3、台湾高雄Fab 22 第二期。

4、南京Fab 16 第1B 期，台积电当地生产N28 节点制程芯片，量产后产能将达每月4万片28nm。不过有传言表示，新阶段产能将采用更先进节点生产芯片（台积电南京厂原本就有生产16/12nm工艺）。

据台积电介绍，预计三年内，将让成熟及特殊节点产能提高50%。这对台积电来说是重大转变，同时将提高台积电的竞争优势。

在2021年之前，台积电一直没有扩大其成熟制程的产能，这也使得其成熟制程的营收占比持续下滑。根据台积电今年一季度的财报显示，目前16-5nm制程的营收占比约为64%，成熟制程的营收占比仅36%。

如果到2025年，台积电的成熟及特殊节点产能提升50%，那么或将推动其成熟制程的营收占比的大幅回升。同时，这也将对于联电、格芯、中芯国际等依赖于成熟制程的竞争对手带来一定的压力。

发展通用IP机制

在持续推进先进制程，以及提升成熟与特殊制程产能同时，台积电也在积极发展通用IP机制，以使满足一些客户希望在新的制程工艺下重新使用以前为运算或RF射频开发的IP。

通用IP机制还有其他的一些优势。比如台积电N6RF 制程，允许芯片设计人员将高性能逻辑芯片与RF 射频结合，构建基带芯片等产品或其他更特殊的解决方案。这是在许多客户都熟悉台积电N6 节点制程情况下，更有机会将RF功能整合到其他高性能产品，格芯也有类似做法。

编辑：芯智讯-浪客剑