台积电2nm工艺小规模量产,月产5000片晶圆

来源:半导纵横发布时间:2025-01-02 14:12
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先进N2P版本也成功发布。

目前,台积电在本土建立了两个 2nm 晶圆生产基地,几年后将达到最大产能,以满足苹果、高通、联发科等多家客户的需求。据报道,该公司 2nm 技术的试生产良率已达到 60%,目前已在宝山工厂开始小规模生产,每月生产 5,000 片晶圆。在进展方面,一种新的 N2P 变体也已推出,将作为该公司第一代 2nm 工艺的改进版本。

据称,先进的 2nm“N2P”节点将于 2026 年投入量产,台积电计划于 2025 年成功开始制造第一代产品。台积电董事长魏哲家表示,客户对2nm工艺的需求将超越3nm工艺,目前公司正积极扩大产能。

总体而言,台积电拥有宝山和高雄工厂,并不断达到新的生产水平,以满足对 2nm 晶圆不断增长的需求。据报道,这家中国台湾巨头已经开始小规模生产先进光刻技术,但目前的产能仅限于 5,000 片晶圆。不过,此前有报道称,该公司在试运行期间已达到 10,000 片,预计今年晚些时候将达到 50,000 片。

到 2026 年,这一数字预计将达到 80,000 片,但尚未确认是同时采用 N2 和 N2P 工艺还是仅采用其中一种。此前,随着宝山和高雄工厂的投入运营,台积电每月的晶圆产量可以达到40,000 片。在进步方面,没有其他代工厂能够与制造商的步伐相匹敌,因此大多数决心推出尖端硅片的公司将寻求台积电的服务也就不足为奇了。

此外,报道还提到,台积电在IEEE国际电子设备会议(IEDM)上披露,N2技术可以在相同电压下降低功耗24%至35%,或提升性能15%,而且2nm的晶体管密度比上一代3nm提升了1.15倍。

此前台积电在社交媒体上发布的进展消息,已引起英特尔前首席执行官帕特·基辛格的亲自回应。基辛格批评使用百分比作为评估“半导体健康状况”的指标,并声称依赖此类指标表明对芯片产量缺乏了解,正如报告所指出的那样。基辛格认为,仅根据成品率来评估一个工艺是有缺陷的,他解释说“较大的芯片成品率较低,较小的芯片成品率较高”,台积电未回应。

目前唯一担心的可能是晶圆价格过高,预计高达 30,000 美元。虽然 2nm 工艺的成本上升总是一揽子交易,但据报道,台积电正在探索降低总成本的新方法,首先是名为“CyberShuttle”的服务,该服务将于今年 4 月晚些时候启动。这种方法将允许苹果、高通等公司在同一测试晶圆上评估他们的芯片,从而降低成本。

虽然苹果很可能成为台积电 2nm 的首批客户之一,但预计它不会将该节点用于 A19 处理器,该处理器将于 2025 年用于 iPhone 17。据报道,A19 可能会坚持使用 N3P 工艺,而 M5 芯片预计也将采用 N3P 技术。

而且这个选择也是合理的,相较于台积电2024年的N3E,N3P减少了EUV层数,避免了双重图案化,以牺牲晶体管密度为代价,大幅提升良率,降低生产成本。

从经济学的规模效应原理来分析,如果台积电能够成功推出相对较大数量的 2nm 晶圆,那么规模经济效应将有可能发挥作用,从而帮助平衡成本结构,使得制造商的客户在采购晶圆时能够支付相对较少的费用。然而,要实现这一目标并非易事,宝山和高雄工厂都必须保持满负荷的高效运转状态,这不仅需要在生产流程上进行精细优化,还需要在供应链管理、人力资源配置等多个方面协同发力,确保整个生产体系的稳定、高效运行。

除了台积电外,日本的Rapidus 与韩国的三星晶圆代工厂也都力争实现2nm级节点的量产。Rapidus 正在北海道千岁市建设一家工厂,目标是在 2027 年量产 2nm 晶圆。

由于台积电 2nm 工艺成本高、产能有限,报道称,除了日本 AI 初创公司 Preferred Networks (PFN) 等现有客户外,三星还吸引了国内无晶圆厂公司的兴趣。此外,三星正在与英伟达和高通等大型科技公司合作测试 2nm 工艺,这些公司正在多元化其代工合作伙伴,三星预计将于 2025 年第一季度开始试产 2nm 工艺。

这并不是台积电和三星首次争夺高通订单,据悉三星自2020年起已失去高通部分骁龙旗舰芯片订单,其5nm良率也引发担忧。高通计划于 2025 年下半年发布的“骁龙 8 Elite 2”将采用台积电的 N3P 工艺生产。三星曾参与竞标,但最终落败。业内人士称,这可能是三星代工业务的最后机会,目前该业务正面临数十亿美元的损失。

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