在近日舉行的國際電子器件會議（IEDM）2024上，臺積電隆重揭曉了其備受矚目的2納米（nm）工藝技術的詳細規格與創新亮點。與先前的3nm工藝相比，這項新工藝在晶體管密度上實現了15%的顯著增長，同時，在維持相同功耗水平下，性能提升了15%；反之，在性能不變的情況下，功耗降低了24%至35%的范圍。
臺積電此次突破性地在2nm工藝中引入了全環繞柵極（GAA）納米片晶體管技術，這一革命性的設計優化了電流通道的寬度，從而實現了性能與能效之間的完美平衡。GAA技術的應用標志著臺積電在半導體制造技術上的又一重大飛躍。
為了進一步提升工藝效率，臺積電還引入了NanoFlex DTCO（設計技術聯合優化）方法，該方法使得能夠開發出更緊湊、能效更高或性能更強的單元結構。2nm工藝集成了第三代偶極子技術，包括N型和P型，支持六個不同的電壓閾值（6-Vt），范圍覆蓋200mV。這些技術改進顯著提升了N型和P型納米片晶體管的I/CV速度，分別達到了70%和110%的增長。
在能效方面，與傳統的FinFET晶體管相比，臺積電2nm工藝的納米片晶體管在低電壓（0.5-0.6V）環境下表現出色，頻率提升約20%，同時待機功耗降低了約75%。SRAM的密度也達到了前所未有的高度，每平方毫米約38Mb。為了進一步提升能效，臺積電采用了創新的MOL中段工藝和BEOL后段工藝，電阻降低了20%。
工藝復雜度的降低也是此次臺積電2nm工藝的一大亮點。第一層金屬層（M1）的制造過程得到了簡化，現在僅通過一步蝕刻（1P1E）和一次極紫外（EVU）曝光即可完成，大幅減少了工藝步驟和所需的光罩數量。對于高性能計算應用，新工藝還引入了高性能的SHP-MiM電容，其容量達到了每平方毫米約200fF，為實現更高的運行頻率提供了有力支持。
臺積電自豪地宣布，自28nm工藝以來，經過六代工藝的持續改進，單位面積的能效比已經實現了超過140倍的提升。這一成就不僅展示了臺積電在半導體制造技術領域的深厚積累，也為其在未來的市場競爭中奠定了堅實的基礎。
