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。
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(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。
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(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。
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(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
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