電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）2025年，2nm制程正式開啟全球半導(dǎo)體“諸神之戰(zhàn)”。就在近期，MediaTek（聯(lián)發(fā)科）宣布，首款采用臺(tái)積電 2 納米制程的旗艦系統(tǒng)單芯片（SoC）已成功完成設(shè)計(jì)流片（Tape out），預(yù)計(jì)2026年底進(jìn)入量產(chǎn)。這意味著聯(lián)發(fā)科成為首批采用臺(tái)積電 2 納米制程的公司之一。

此前，業(yè)內(nèi)消息指出三星電子已完成其采用 2 納米制程的Exynos 2600的研發(fā)工作，并計(jì)劃啟動(dòng)大規(guī)模量產(chǎn)。蘋果的A20 芯片也將采用臺(tái)積電 2nm 工藝。


從FinFET到GAA，2nm開啟“原子級(jí)精度”新時(shí)代

2nm制程節(jié)點(diǎn)，是半導(dǎo)體工藝從“微米時(shí)代”真正邁入“原子級(jí)精度”的分水嶺。其核心突破在于晶體管架構(gòu)的根本性變革——將FinFET（鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）轉(zhuǎn)向GAA（Gate-All-Around，全環(huán)繞柵極）結(jié)構(gòu)。GAA結(jié)構(gòu)采用“納米片”（Nanosheet）或“納米線”（Nanowire）作為溝道，被柵極從四面完全包圍（全環(huán)繞柵極）。

2nm工藝的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三大方面，一是性能提升，二是功耗大幅度下降，三是晶體管密度飛躍。

在性能方面，由于GAA結(jié)構(gòu)改善了電流控制，縮短了電子傳播距離，加快了開關(guān)速度；此外更高的晶體管密度允許集成更復(fù)雜的電路和更大的緩存。根據(jù) IBM 在2021 年公開的2nm原型芯片的數(shù)據(jù)顯示，相比7nm芯片，性能最高可提升45%，相比3nm芯片，則提升10%。

在功耗方面，GAA結(jié)構(gòu)有效抑制了漏電流；更小的柵極尺寸降低了開關(guān)所需的電荷量；新材料和新架構(gòu)（如背面供電）進(jìn)一步優(yōu)化了能效。預(yù)計(jì)相比3nm芯片，功耗能夠降低10%到30%不等。

隨著制程的演進(jìn)，晶體管密度也會(huì)提升。數(shù)據(jù)顯示，5nm芯片每平方毫米的晶體管數(shù)量約為1.7 億 到2 億個(gè)不等，2nm與其相比提升了75%，預(yù)計(jì)會(huì)超過3.5億個(gè)。單位面積內(nèi)集成更多晶體管，意味著芯片可以擁有更強(qiáng)的并行計(jì)算能力、集成更多功能模塊（如AI加速器、大緩存），或在相同性能下實(shí)現(xiàn)更小的芯片面積。

聯(lián)發(fā)科在公告中表示，相比現(xiàn)有的 N3E 制程，臺(tái)積電的增強(qiáng)版 2 納米制程技術(shù)邏輯密度增加 1.2 倍，在相同功耗下性能提升高達(dá) 18%，并能在相同速度下功耗減少約 36%。

當(dāng)前，臺(tái)積電、英特爾、三星都在競(jìng)速2nm，半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局再一次變得更加激烈。就在今年8月，臺(tái)積電內(nèi)部突發(fā)2nm制程商業(yè)泄密事件。這也意味著2nm技術(shù)的重要性已經(jīng)引發(fā)企業(yè)間暗流涌動(dòng)的技術(shù)博弈。


群雄逐鹿2nm：臺(tái)積電良率產(chǎn)能領(lǐng)先，英特爾用設(shè)計(jì)簡化差異化
臺(tái)積電無疑是當(dāng)前2nm競(jìng)賽的領(lǐng)跑者。

相較3nm，臺(tái)積電2nm制程的產(chǎn)能大幅提升，其竹科寶山F20廠月產(chǎn)能提升至3萬片，高雄F22廠為6000片。預(yù)計(jì)在今年年底，竹科、高雄兩廠的月產(chǎn)能合計(jì)將達(dá)到4萬片/月，到明年1月提升至5.3萬片/月，明年底將達(dá)10萬片/月，到2028年月產(chǎn)能更將沖上20萬片/月。

這一產(chǎn)能爬坡節(jié)奏意味著“量產(chǎn)即放量”，將技術(shù)優(yōu)勢(shì)迅速轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)壁壘。臺(tái)積電CEO魏哲家直言“2nm需求優(yōu)于3nm”。據(jù)了解，臺(tái)積電2nm制程的客戶名單包括：蘋果、AMD Zen5架構(gòu)CPU、英偉達(dá)A16訂單均已鎖定早期產(chǎn)能。

為了獲得2nm制程市場(chǎng)，英特爾果斷跳過20A，直奔18A（等效2nm），試圖通過技術(shù)代際跳躍重奪領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。18A采用了英特爾第二代 RibbonFET環(huán)柵 (GAA) 晶體管、PowerVia 背面供電網(wǎng)絡(luò)。在VLSI 2025 研討會(huì)上，英特爾公開了一篇論文，提到了18A相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。

相較Intel 3，18A技術(shù)性能提升 25%；在相同時(shí)鐘頻率和 1.1V 電壓下運(yùn)行時(shí)，18A技術(shù)功耗降幅達(dá)到36%；且A18實(shí)現(xiàn)更小的占用面積，降幅約為28%。英特爾18A工藝采用0.021 μm2高密度SRAM位單元，密度達(dá)31.8 Mb/mm2，較Intel 4顯著提升，已追平臺(tái)積電N5/N3E水平；但相較臺(tái)積電即將量產(chǎn)的N2工藝（0.0175 μm2，38 Mb/mm2），在SRAM密度上仍存差距。

但英特爾18A憑借其業(yè)界首發(fā)的PowerVia背面供電技術(shù)，在可制造性、能效優(yōu)化與系統(tǒng)穩(wěn)定性方面展現(xiàn)出與臺(tái)積電2nm技術(shù)相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)：

PowerVia技術(shù)將供電移至芯片背面，實(shí)現(xiàn)電源與信號(hào)物理隔離，與臺(tái)積電2026年才推出的Super Power Rail方案相比，簡化布線、降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度。PowerVia技術(shù)還提升了晶體管密度8%-10%，并顯著降低電壓降（最高達(dá)10倍）。

該論文還提到，除性能、功耗與密度提升外，18A通過引入PowerVia技術(shù)與直接EUV單次圖案化技術(shù)，簡化了前端金屬層流程，減少光罩?jǐn)?shù)量，降低工藝復(fù)雜度與設(shè)計(jì)門檻。

除了臺(tái)積電和英特爾，近期業(yè)內(nèi)也傳出關(guān)于三星電子在2nm工藝方面的進(jìn)展。根據(jù)多方消息，三星電子已完成其新一代旗艦移動(dòng)處理器Exynos 2600的研發(fā)工作，并將啟動(dòng)大規(guī)模量產(chǎn)。為了解決散熱等問題，三星引入了新型散熱部件“熱傳導(dǎo)模塊（HPB）。

在2nm賽道上，臺(tái)積電、英特爾、三星三強(qiáng)競(jìng)逐，但在商業(yè)化落地與客戶覆蓋廣度上，臺(tái)積電已經(jīng)獲得蘋果、AMD、聯(lián)發(fā)科等大客戶提前鎖定產(chǎn)能。另據(jù)KeyBanc Capital Markets數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)積電在良率上具備已經(jīng)的優(yōu)勢(shì)，截至2025年中期，臺(tái)積電2nm良率已達(dá)65%，超過三星的30%-40%，技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)顯著。未來2nm時(shí)代的全球芯片供應(yīng)鏈格局，是否會(huì)由臺(tái)積電的產(chǎn)能節(jié)奏所主導(dǎo)，值得期待。

寫在最后：

2nm技術(shù)的價(jià)值，最終將體現(xiàn)在其對(duì)終端產(chǎn)品和應(yīng)用場(chǎng)景的賦能上。在手機(jī)芯片、存儲(chǔ)芯片、AI與高性能計(jì)算（HPC）等核心領(lǐng)域，2nm正成為驅(qū)動(dòng)算力躍升、能效優(yōu)化與體驗(yàn)升級(jí)的關(guān)鍵引擎。

例如英特爾的 18A 工藝節(jié)點(diǎn)面向客戶端和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用領(lǐng)域，Panther Lake CPU將率先采用18A工藝，預(yù)計(jì)會(huì)在今年發(fā)布。采用臺(tái)積電2nm工藝的蘋果A20芯片、M6芯片、R2芯片，預(yù)計(jì)在2026大規(guī)模生產(chǎn)，助力蘋果構(gòu)建“多平臺(tái)2nm算力矩陣”，以統(tǒng)一的先進(jìn)制程底層，實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備性能躍升、能效優(yōu)化與AI協(xié)同能力的全面升級(jí)。三星則預(yù)計(jì)在明年1月發(fā)布的搭載了Exynos 2600的Galaxy S26系列旗艦手機(jī)，為其沖擊高端市場(chǎng)提供核心技術(shù)支持。
此外，2nm工藝技術(shù)紅利正快速延伸至存儲(chǔ)領(lǐng)域，尤其在高速片上緩存SRAM方面已率先落地。Marvell在今年6月推出業(yè)界首款2nm定制SRAM。相較標(biāo)準(zhǔn)SRAM，2nm定制版面積節(jié)省15%，待機(jī)功耗降低約2/3，工作頻率可達(dá)3.75GHz，顯著提升能效比與訪問速度。未來，2nm級(jí)SRAM將成為AI加速器、高性能CPU/GPU的標(biāo)配，賦能大模型推理、邊緣AI等場(chǎng)景。