台积电首次公开2nm！性能提升15％、功耗降低35％

12月15日消息，IEDM 2024大会上，台积电首次披露了N2 2nm工艺的关键技术细节和性能指标：对比3nm，晶体管密度增加15%，同等功耗下性能提升15%，同等性能下功耗降低24-35%。

台积电2nm首次引入全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管，有助于调整通道宽度，平衡性能与能效。

新工艺还增加了NanoFlex DTCO(设计技术联合优化)，可以开发面积最小化、能效增强的更矮单元，或者性能最大化的更高单元。

此外还有第三代偶极子集成，包括N型、P型，从而支持六个电压阈值档(6-Vt)，范围200mV。

通过种种改进，N型、P型纳米片晶体管的I/CV速度分别提升了70%、110%。

对比传统的FinFET晶体管，新工艺的纳米片晶体管可以在0.5-0.6V的低电压下，获得显著的能效提升，可以将频率提升大约20%，待机功耗降低大约75%。

SRAM密度也达到了创纪录的新高，每平方毫米约38Mb。

此外，台积电2nm还应用了全新的MOL中段工艺、BEOL后段工艺，电阻降低20%，能效更高。

值得一提的是，第一层金属层(M1)现在只需一步蚀刻(1P1E)、一次EVU曝光即可完成，大大降低了复杂度、光罩数量。

针对高性能计算应用，台积电2nm还引入了超高性能的SHP-MiM电容，容量大约每平方毫米200fF，可以获得更高的运行频率。

按照台积电的说法，28nm工艺以来，历经六代工艺改进，单位面积的能效比已经提升了超过140倍!