台積電首次公開2nm製程細節：效能提升15％、功耗降低35％

IEDM 2024大會上台積電首次披露了N2 2nm製程的關鍵技術細節和性能指標：對比3nm，電晶體管密度增加15％，同等功耗下性能提升15％，同等性能下功耗降低24-35％。

台積電2nm首次導入全環繞柵極(GAA)Nanosheet電晶體，有助於調整通道寬度，平衡性能與能效。新製程也增加了NanoFlex DTCO(設計技術聯合優化)，可以開發面積最小化、能效增強的更矮單元，或性能最大化的更高單元。此外還有第三代偶極子整合，包括N型、P型，從而支援六個電壓閾值檔(6-Vt)，範圍200mV。

透過種種改進，N型、P型Nanosheet電晶體的I/CV速度分別提升了70％、110％。對比傳統的FinFET電晶體，新製程的Nanosheet電晶體可以在0.5-0.6V的低電壓下，獲得顯著的能效提升，可以將頻率提升約20％，待機功耗降低約75％。SRAM密度也達到了創紀錄的新高，每平方毫米約38Mb。

此外台積電2nm還應用了全新的MOL中段製程、BEOL後段製程，電阻降低20％，能源效率更高。值得一提的是第一層金屬層(M1)現在只需一步蝕刻(1P1E)、一次EVU曝光即可完成，大大降低了複雜度、光罩數量。

針對高效能運算應用，台積電2nm也導入了超高效能的SHP-MiM電容，容量約每平方毫米200fF，可獲得更高的運作頻率。根據台積電的說法28nm製程以來，歷經六代製程改進，單位面積的能源效率比已經提升了超過140倍！

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