半导体制程的微缩是芯片技术发展的重要驱动力,也是晶圆代工厂商之间竞争的关键因素。目前,全球最先进的制程水平是5纳米,而台积电已经在为苹果等客户提供5纳米芯片。但台积电并没有止步于此,而是继续向更高的目标迈进,即2纳米制程。
据外媒报道,台积电不仅已经开始开发2纳米制程,拉大了与竞争对手的差距,而且最近也开始准备为苹果和英伟达开始试产2纳米产品。另外,为了开发2纳米制程技术,台积电将派遣约1000名研发人员前往位在新竹科学工业园区,目前正在建设中的Fab 20晶圆厂工作。台积电预计将在2023年或2024年左右进入2纳米风险生产,并在2025年量产。
那么,2纳米制程有什么特点和优势呢?根据维基百科的定义,在半导体产业中,2纳米制程是在3纳米制程水准之后的下一个微缩制程。到2020年,台积电和英特尔都已经在他们的路线图上有2nm的产品,最早的生产计划将不会早于2023年。台积电希望在从3nm到2nm时,能实现从FinFET到闸极全环晶体管(GAAFET)类型的转变。GAAFET是一种新型的多闸极晶体管结构,可以有效地控制漏电和功耗,并提高性能和可靠性。
据IBM官网介绍,IBM在2021年5月宣布成功制造出全球首颗2纳米制程GAAFET晶片。IBM表示,采用环绕闸极技术(Gate-All-Around,GAA)的2纳米制程芯片将比目前最先进的5纳米制程芯片面积更小,但运算速度更快。与当前许多笔记型电脑和智能手机中使用的主流7纳米制程芯片相较,2纳米制程的芯片其运算速度将快45%,而能效方面则将提高75%。
2纳米制程芯片的商业价值是显而易见的。它可以用于各种领域,如云计算、人工智能、物联网、移动设备、汽车等。它可以提供更强大的计算能力、更低的功耗、更小的尺寸和更高的集成度。它可以推动科技创新和社会进步。
不过,要实现2纳米制程芯片的商业化,还需要克服许多技术和成本上的挑战。目前,全球只有少数几家厂商具备开发和生产2纳米制程芯片的能力和意愿。除了台积电和IBM之外,还有三星、英特尔、日本的Rapidus等。这些厂商之间的竞争将会非常激烈,而且可能受到政治、经济、市场等因素的影响。因此,2纳米制程芯片的未来还有很多不确定性,但也充满了无限的可能性。
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