臺(tái)積電2nm制程芯片下周試產(chǎn)， iPhone17系列有望率先搭載

據(jù)悉，臺(tái)積電將于下周開始試產(chǎn) 2nm 制程工藝芯片，早于市場預(yù)計(jì)的第四季度。

臺(tái)積電位于中國臺(tái)灣新竹科學(xué)園區(qū)的首座 2nm 晶圓工廠已經(jīng)在第二季度裝機(jī)，該工廠將在設(shè)備商與供應(yīng)鏈的配合計(jì)劃下周開始試產(chǎn)，這一進(jìn)程比市場預(yù)期的第四季度的要早。與此同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)暴增的 AI 芯片訂單需求，臺(tái)積電位于高雄的 2nm 晶圓工廠也正在加速建設(shè)施工中。

（來源：Pixabay）

據(jù)了解，臺(tái)積電的 2nm 制程工藝將采用全環(huán)繞柵極晶體管（Gate-All-Around，GAA）。作為一種新型的晶體管設(shè)計(jì)方案，GAA 技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)中被認(rèn)為是鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）技術(shù)的繼任者。

傳統(tǒng)的平面型晶體管和 FinFET 隨著晶體管尺寸的不斷減小，在控制電流泄露和提高性能方面面臨物理極限的挑戰(zhàn)，而 GAA 能夠在更小的空間內(nèi)封裝更多的晶體管，在更小的制程下帶來更強(qiáng)的性能，進(jìn)一步提升性能和效率。

具體到產(chǎn)品方面，考慮到蘋果是臺(tái)積電的核心客戶之一，其或?qū)⒙氏仁褂?2nm 制程工藝。要知道，此前蘋果包攬了臺(tái)積電 3nm 首批產(chǎn)能（一年內(nèi)僅向蘋果提供），業(yè)界猜測，對(duì)于 2nm 制程工藝蘋果或?qū)⒉扇⊥瑯拥牟呗赃M(jìn)行“包攬”。

這一猜測并非沒有依據(jù)。以確保首批 2nm 制程工藝芯片的供應(yīng)，雙方圍繞蘋果自研 AI 芯片和批量承包臺(tái)積電最先進(jìn)的 2nm 制程工藝晶圓（首批 200 萬片）的供應(yīng)問題進(jìn)行了洽談。蘋果此舉希望通過獲得臺(tái)積電首批 2nm 制程工藝以強(qiáng)化其在半導(dǎo)體競爭中的領(lǐng)先優(yōu)勢。

（來源：X）

因此，明年蘋果發(fā)布的 A19 芯片或?qū)⒉捎?2nm 制程，而搭載該芯片的 iPhone 17 系列（iPhone 17 Pro 和 iPhone 17 Pro Max）有望進(jìn)行首發(fā)，而這也意味著蘋果即將在今年 9 月發(fā)布的 iPhone 16 Pro 系列將無緣搭載 2nm 制程工藝的芯片。

除了用于 iPhone 的 A 系列處理器，業(yè)界也有觀點(diǎn)認(rèn)為，蘋果或?qū)⒃?M 系列芯片中率先使用 2nm 制程工藝。據(jù)了解，蘋果已與臺(tái)積電合作多年，近年啟動(dòng) Apple silicon 長期計(jì)劃，打造用于 MacBook、iPad 的 M 系列處理器。

5 月初，蘋果在推出的新款 iPad Pro 上“越級(jí)”采用了最新的 M4 芯片專門用于加速 AI 任務(wù)，運(yùn)算速度可達(dá)每秒 38 萬億次，而這款 M4 芯片采用的是臺(tái)積電的 N3E 制程工藝，接下來，蘋果還計(jì)劃推出代號(hào)為 Donan、Brava、Hidra 三種不同級(jí)別的 M4 芯片。

（來源：蘋果官網(wǎng)）

事實(shí)上，蘋果向來都是最早體驗(yàn)先進(jìn)制程工藝芯片的廠商之一。此前，蘋果推出的 iPhone 15 Pro 以及 iPhone 15 Pro Max 便率先搭載臺(tái)積電 3nm 制程工藝生產(chǎn)的 A17 Pro 芯片，對(duì)比上一代 A16 芯片，晶體管數(shù)量增加到 190 億個(gè)，配備 16 個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（NPU），算力達(dá)到 35TOPS，相較于上一代芯片算力翻番。

就目前而言，臺(tái)積電依然是唯一能夠按照蘋果要求的規(guī)模和質(zhì)量量產(chǎn) 3nm 芯片的公司。業(yè)內(nèi)人士表示，隨著制程工藝從 3nm 轉(zhuǎn)向 2nm，芯片的性能有望提升 10-15%，同時(shí)功耗降低最高可達(dá) 30%。

實(shí)際上，臺(tái)積電早在去年年底就首次向業(yè)界展示了其 2nm 制程工藝。按照臺(tái)積電先前的規(guī)劃，2nm 制程工藝芯片最早面世時(shí)間大約在 2024 底到 2025 年初。

臺(tái)積電不斷加快步伐以期在量產(chǎn)前能夠穩(wěn)定良率。足夠高的良率（即所生產(chǎn)芯片中通過質(zhì)量控制檢查芯片所占的百分比）是新制程工藝所面臨的最大挑戰(zhàn)之一，因此，確保 2nm 制程工藝的高良率對(duì)于臺(tái)積電以及包括蘋果在內(nèi)的客戶而言至關(guān)重要。

下周開展的試產(chǎn)其實(shí)是量產(chǎn)前對(duì)工藝測試的重要步驟，能夠在正式量產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)和解決一些潛在的問題。接下來，臺(tái)積電計(jì)劃在明年開始大規(guī)模量產(chǎn) 2nm 制程工藝芯片。

參考資料：

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