据悉，台积电将于下周开始试产 2nm 制程工艺芯片，早于市场预计的第四季度。
台积电位于中国台湾新竹科学园区的首座 2nm 晶圆工厂已经在第二季度装机，该工厂将在设备商与供应链的配合计划下周开始试产，这一进程比市场预期的第四季度的要早。与此同时，为了应对暴增的 AI 芯片订单需求，台积电位于高雄的 2nm 晶圆工厂也正在加速建设施工中。
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据了解，台积电的 2nm 制程工艺将采用全环绕栅极晶体管（Gate-All-Around，GAA）。作为一种新型的晶体管设计方案，GAA 技术在半导体行业中被认为是鳍式场效应晶体管（FinFET）技术的继任者。
传统的平面型晶体管和 FinFET 随着晶体管尺寸的不断减小，在控制电流泄露和提高性能方面面临物理极限的挑战，而 GAA 能够在更小的空间内封装更多的晶体管，在更小的制程下带来更强的性能，进一步提升性能和效率。
具体到产品方面，考虑到苹果是台积电的核心客户之一，其或将率先使用 2nm 制程工艺。要知道，此前苹果包揽了台积电 3nm 首批产能（一年内仅向苹果提供），业界猜测，对于 2nm 制程工艺苹果或将采取同样的策略进行“包揽”。
这一猜测并非没有依据。今年 5 月，苹果首席运营官 Jeff Williams 密访台积电以确保首批 2nm 制程工艺芯片的供应，双方围绕苹果自研 AI 芯片和批量承包台积电最先进的 2nm 制程工艺晶圆（首批 200 万片）的供应问题进行了洽谈。苹果此举希望通过获得台积电首批 2nm 制程工艺以强化其在半导体竞争中的领先优势。
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因此，明年苹果发布的 A19 芯片或将采用 2nm 制程，而搭载该芯片的 iPhone 17 系列（iPhone 17 Pro 和 iPhone 17 Pro Max）有望进行首发，而这也意味着苹果即将在今年 9 月发布的 iPhone 16 Pro 系列将无缘搭载 2nm 制程工艺的芯片。
除了用于 iPhone 的 A 系列处理器，业界也有观点认为，苹果或将在 M 系列芯片中率先使用 2nm 制程工艺。据了解，苹果已与台积电合作多年，近年启动 Apple silicon 长期计划，打造用于 MacBook、iPad 的 M 系列处理器。
5 月初，苹果在推出的新款 iPad Pro 上“越级”采用了最新的 M4 芯片专门用于加速 AI 任务，运算速度可达每秒 38 万亿次，而这款 M4 芯片采用的是台积电的 N3E 制程工艺，接下来，苹果还计划推出代号为 Donan、Brava、Hidra 三种不同级别的 M4 芯片。
（来源：苹果官网）
事实上，苹果向来都是最早体验先进制程工艺芯片的厂商之一。此前，苹果推出的 iPhone 15 Pro 以及 iPhone 15 Pro Max 便率先搭载台积电 3nm 制程工艺生产的 A17 Pro 芯片，对比上一代 A16 芯片，晶体管数量增加到 190 亿个，配备 16 个神经网络引擎（NPU），算力达到 35TOPS，相较于上一代芯片算力翻番。
就目前而言，台积电依然是唯一能够按照苹果要求的规模和质量量产 3nm 芯片的公司。业内人士表示，随着制程工艺从 3nm 转向 2nm，芯片的性能有望提升 10-15%，同时功耗降低最高可达 30%。
实际上，台积电早在去年年底就首次向业界展示了其 2nm 制程工艺。按照台积电先前的规划，2nm 制程工艺芯片最早面世时间大约在 2024 底到 2025 年初。
台积电不断加快步伐以期在量产前能够稳定良率。足够高的良率（即所生产芯片中通过质量控制检查芯片所占的百分比）是新制程工艺所面临的最大挑战之一，因此，确保 2nm 制程工艺的高良率对于台积电以及包括苹果在内的客户而言至关重要。
下周开展的试产其实是量产前对工艺测试的重要步骤，能够在正式量产之前发现和解决一些潜在的问题。接下来，台积电计划在明年开始大规模量产 2nm 制程工艺芯片。
参考资料：
1.https://9to5mac.com/2024/07/09/tsmc-2nm-chips-trial-production/
2.https://www.iclarified.com/94151/tsmc-to-begin-2nm-trial-production-next-week-report
3.https://www.macrumors.com/2024/07/09/next-gen-chip-trial-to-begin-next-week/
4.https://wccftech.com/tsmc-to-begin-trial-production-of-2nm-chips-next-week/
5.https://www.notebookcheck.net/TSMC-kicks-off-trial-production-of-Apple-s-next-gen-2nm-chipset-next-week.860019.0.html
