近日,台积电在2025 年北美技术研讨会上,进一步揭晓其最新工艺进展。
台积电 1.4nm 技术,将于 2028 年投产
A14是台积电(TSMC)首个1.4nm级工艺,基于第二代GAA纳米片晶体管,并通过 NanoFlex Pro 技术提供进一步的灵活性。台积电预计 A14 将于 2028 年投入量产,但不会采用背面供电。计划于 2029 年推出带有背面供电的 A14 版本。
“A14是我们下一代先进硅技术的全节点升级。”台积电资深副总裁兼全球销售与业务发展主管、副首席运营官张凯文(Kevin Zhang)表示,“与N2相比,其速度提升最高达15%,功耗降低30%,逻辑密度提升1.23倍(整体芯片密度),混合设计则至少提升1.2倍。这是一项非常重要的技术。”
台积电的A14工艺中采用的新标准单元架构, 张凯文补充道,“我们的NanoFlex Pro技术,实际上是设计与工艺协同优化(DTCO),允许设计者以灵活的方式设计产品,并实现最佳的功耗与性能平衡。”
Tom's Hardware报道指出,与N2相比,A14预计可在相同功耗和复杂度下实现10%-15%的性能提升,相同频率下功耗降低25%-30%(同等晶体管数量),逻辑密度提升20%-23%。
由于 A14 是一个全新节点,它将需要新的 IP、优化和电子设计自动化(EDA)软件,而 N2P(利用 N2 IP)以及 A16(N2P 加上背面供电)则不然。
台积电计划于 2029 年推出带有 SPR 背面供电的 A14版本,尚未透露该工艺技术的确切名称,按照台积电的传统命名习惯,合理推测它将被称为 A14P。
台积电的目标是于 2028 年投入 A14 工艺技术的芯片生产,尽管其未提及是否将在 2028 年上半年或下半年开始大批量生产。考虑到 A16 和 N2P 计划于 2026 年下半年(即 2026 年晚些时候)开始大批量生产,芯片将于 2026 年上市,Tom's Hardware推测 A14 目标是 2028 年上半年,以服务于下半年的客户端应用。
N2将于2025年下半年量产
台积电N2(2 nm级别)工艺是其首个采用环绕栅极(GAA)纳米片晶体管的量产技术,将于今年下半年开始大批量生产芯片。
台积电在2025年北美技术研讨会上透露,这一新节点将支持明年推出的一系列产品,包括AMD面向数据中心的下一代EPYC“威尼斯”CPU,以及苹果2025年智能手机、平板和PC的芯片。
对比N3E节点,性能提升10%-15%、功耗降低25%-30%,以及晶体管密度提升 15%。台积电表示,N2晶体管性能接近目标,256Mb SRAM单元的平均良率已超90%,这表明随着 N2 逐步量产,该制程已达到成熟的水平。
台积电指出,N2工艺节点的客户采用速度远超其前代产品,首年新流片 (NTO) 数量已是同期 N5 的两倍,第二年 N2 工艺节点的 NTO 数量已达到 N5 的约四倍,可见市场对先进工艺的强烈需求。
尽管移动设备仍是 N2的主要应用,但高性能计算(HPC)和人工智能(AI)客户正加速采用该节点,以满足能效需求。
N2P是N2的性能增强版,采用传统供电网络,性能比N2提升5%-10%,功耗降低5%-10%,适合无需密集供电网络的客户端应用。
据台积电称,A16 在很大程度上是支持背面供电的 N2P 技术,这将使芯片设计人员能够将 IP 重复用于不同的产品。对于不需要密集电源网络的客户端应用,N2P 可能是最佳解决方案,尤其是从成本角度来看。对于需要密集背面供电的客户,台积电将提供 A16。
N2P和A16两者均计划于2026年下半年量产,2027年上市。
台积电还将推出N2X,作为N2的终极版本,通过增强电压耐受性实现最高时钟频率,但功耗增加。该节点将用于高端客户端CPU和需要极致单线程性能的数据中心产品,预计2027年量产。
N3系列工艺量产进展
台积电(TSMC)按计划于2024年第四季度开始量产其增强版N3P(第三代3nm级)工艺技术,并在2025年北美技术研讨会上宣布,N3P将接替N3E,面向需要更高性能的客户端和数据中心应用,同时保留3nm级IP兼容性。N3P后续将由N3X于今年下半年接棒。
N3P是N3E的光学缩放版本(Optical Shrink),在保持设计规则和IP兼容性的同时,性能提升5%(同漏电下)或功耗降低5%-10%(同频率下),且晶体管密度增加4%(针对逻辑、SRAM和模拟模块的典型设计)。
N3P的密度提升得益于优化的光学技术,可更均匀地缩小所有芯片结构,尤其对SRAM密集型高性能设计(如AI加速器)带来显著优势。
“N3P于去年底(2024年)开始量产,”台积电资深副总裁、全球销售与业务发展主管、副首席运营官张凯文表示,“我们持续优化3nm技术。我们的策略是,在推出新节点后,继续进行技术迭代,让客户最大化技术缩放带来的收益。我们深知客户迁移到新节点需要巨大投入(如开发IP生态),因此希望他们在每个新节点上都能获得更大回报,同时我们也在产品层面提供持续优化。”
台积电一贯通过同一工艺开发套件(PDK)推出多个迭代版本,既延长设备使用周期,也帮助客户复用IP。
继N3P之后,将推出N3X,N3P和N3X都是N3家族的自然延伸。N3X芯片的大规模量产计划于2025年下半年启动。
对比N3P,N3X将提升5%最大性能(同功耗)或降低7%功耗(同频率)。但N3X的核心优势在于支持最高1.2V电压(对3nm级技术而言极端),从而实现芯片最高频率(Fmax),满足需要极致性能的客户端CPU需求。不过,这一特性需付出代价:1.2V电压下漏电功耗可能增加250%,Tom's Hardware表示,因此芯片设计者需谨慎权衡。
