台积电2nm实在太强了 功耗降低35%

在IEDM 2024大会上，台积电揭开了其2nm工艺的神秘面纱，详细介绍了关键技术细节和性能指标：与3nm工艺相比，晶体管密度提升15%，在相同功耗下性能提高15%，而在相同性能下功耗降低24-35%。这是台积电首次采用全环绕栅极(GAA)纳米片晶体管，这一技术有助于优化通道宽度，实现性能与能效的平衡。

新工艺还引入了NanoFlex DTCO，这是一种设计技术联合优化，能够开发出更矮、能效更优或更高性能的单元。台积电2nm工艺还集成了第三代偶极子，包括N型和P型，支持六个电压阈值档(6-Vt)，范围在200mV。这些改进使得N型和P型纳米片晶体管的I/CV速度分别提升了70%和110%。

相较于传统的FinFET晶体管，新工艺的纳米片晶体管在0.5-0.6V的低电压下能效显著提升，频率可提高约20%，待机功耗降低约75%。SRAM密度也创下了新高，达到每平方毫米约38Mb。台积电2nm工艺还采用了全新的MOL中段工艺和BEOL后段工艺，电阻降低20%，进一步提高了能效。

值得一提的是，第一层金属层(M1)现在可以通过一步蚀刻(1P1E)和一次EVU曝光完成，大大简化了工艺复杂度和光罩数量。针对高性能计算应用，台积电2nm工艺还引入了超高性能的SHP-MiM电容，每平方毫米的容量大约为200fF，以实现更高的运行频率。台积电表示，自28nm工艺以来，经过六代工艺的改进，单位面积的能效比已经提升了超过140倍！