根据台湾媒体消息,2025年3月31日,台积电将在高雄厂举办2nm扩产典礼,并于次日(4月1日)正式接受订单预订。这不仅是全球首个2nm芯片量产进入倒计时,也标志着全球半导体正式进入2nm时代。
据台积电披露,2nm工艺在相同功耗下性能提升15%,或在相同性能下功耗降低24%-35%,晶体管密度更是3nm的1.15倍。显然性能和功耗的提升意味着成本的急剧增加,据了解台积电2nm晶圆价格也飙升至3万美元/片,较3nm暴涨50%。
当然,这场技术跃进背后,是半导体行业从“渐进式创新”转向“颠覆性突破”的分水岭,更是全球科技产业链重构的序幕。
台积电2nm最核心的突破在于晶体管架构的全面升级——从沿用十余年的FinFET转向GAAFET(全环绕栅极晶体管)。这一技术此前由三星在3nm节点尝试,但因良率问题折戟。台积电则通过优化GAA结构,将纳米片晶体管的电流控制能力提升至新高度,显著降低漏电功耗,同时通过背面供电网络(BSPDN)和超高性能电容器(SHPMIM)进一步优化能效。
尽管三星3nm因良率不足30%陷入困境,但台积电2nm试产良率已达60%,并计划在2025年底将月产能提升至5万片晶圆,2026年进一步扩至12万。这一数据远超行业预期,为苹果、AMD、Intel等巨头铺平量产之路。
据了解,2nm需求高于3nm晶圆,许多客户已排队等候,试图获得第一批产能。如不出现意外的话,苹果仍将是台积电2nm的首发客户。预计苹果将利用台积电的2nm工艺生产A20芯片,该芯片是为预计将于2026年下半年推出的iPhone 18系列量身定制的。
同时,2nm的量产进一步巩固了台积电的全球代工霸主地位。目前,三星的2nm计划仍停留在2026年,英特尔则依赖台积电代工其高端GPU。台积电凭借60%的先进制程市占率,正在将“技术代差”转化为“生态垄断”——苹果A20芯片、英伟达下一代AI加速器、AMD Zen6架构均已锁定2nm产能。
但台积电2nm晶圆单片价格飙升至3万美元,较3nm暴涨50%。这一成本压力必然传导至终端:iPhone 18系列或因A20芯片涨价10%-15%,而云计算巨头则需为数据中心能效提升支付溢价。不过,高价背后是“刚需逻辑”——AI训练对算力的需求每3.4个月翻倍,2nm成为维持摩尔定律的唯一选择。
当然,为应对地缘政治风险,台积电加速全球布局:美国亚利桑那州工厂已量产4nm,日本熊本厂聚焦成熟制程,所幸2nm核心产能仍留在台湾新竹与高雄,也体现了所谓台积电先进制程“根留台湾”的决心。同时,这种“技术本土化+产能分散化”策略,既满足客户对供应链安全的需求,又避免核心技术外流。
然而从技术发展来看,2nm可能是硅基芯片的“最后一站”。随着晶体管尺寸逼近原子级别,量子隧穿效应加剧,3D封装、新材料(如石墨烯)将成为延续摩尔定律的关键。台积电已投入数十亿美元采购High-NA EUV光刻机,但每台成本超3亿美元,进一步推高行业门槛。
另外,从全球半导体竞争来看,已经从“单一制程”到“系统级创新”。也就是说,2nm的竞争已不再局限于工艺本身,而是转向先进制程制造+封装+设计”的全栈能力。台积电的CoWoS(晶圆级封装)与3DFabric技术,正与2nm配合打造“性能-功耗-体积”的黄金三角。未来,芯片设计厂商需与代工厂深度协同,才能释放2nm潜力。
因此,台积电2nm的量产,标志着半导体行业进入“超竞争时代”——技术差距拉大、成本飙升、地缘风险交织。然而,这也催生了前所未有的创新机遇:AI算力爆发、万物互联加速、量子计算萌芽……在这场没有终点的竞赛中,唯一确定的是:谁掌握先进制程,谁就掌控了数字时代的“石油”。