台积电：2nm 制程 2025 年量产，N3P 2024 年下半年量产

美国当地时间 4 月 26 日，台积电在美国加州圣塔克拉拉市举办北美技术论坛，公布了其 3nm 工艺的最新进展和路线图。其中，最引人关注的是 N3X 工艺，将在 2025 年投入量产，为高性能计算（HPC）领域提供最强的芯片制造能力。

从台积电官方获悉，台积电的 3nm 工艺家族包括四个版本，分别是基础的 N3、成本优化的 N3E、性能提升的 N3P 和高压耐受的 N3X。其中，N3E 和 N3P 都是基于 N3 的光学缩小版，可以降低复杂度和成本，同时提高性能和晶体管密度。而 N3X 则是专为 HPC 领域设计的工艺，可以支持更高的电压和频率，从而实现更强的计算能力。

根据台积电的数据，与 5nm 工艺相比，N3E 可以在相同频率下降低 32% 的功耗，或者在相同功耗下提高 18% 的性能。而相较于 N3E，N3P 则可以在相同功耗下提高 5% 的性能，或者在相同频率下降低 5%~10% 的功耗。同时，N3P 还可以将晶体管密度提高 4%，达到 1.7 倍于 5nm 工艺的水平。

而 N3X 则是台积电 3nm 工艺家族中最强悍的版本，它可以在相同功耗下比 N3P 提高 5% 的性能，达到 1.2 伏特以上的电压水平。这对于一个 3nm 级别的工艺来说是非常极端的，也意味着会有很高的功耗和发热问题。因此，这个工艺只适合用于 HPC 级需要极致性能的处理器，并且需要芯片设计者采取有效的措施来控制温度和功耗。

台积电表示，N3E 将在 2023 年下半年开始量产，而 N3P 和 N3X 则分别在 2024 年下半年和 2025 年投入量产。这些工艺都将采用 FinFET 结构，也就是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）结构。这种结构已经被台积电使用了多年，并且有着成熟和稳定的特点。

不过，在 2nm 级别以下，台积电将采用新型的 GAAFET 结构，也就是门全包围场效应晶体管（Gate-All-Around FET）结构。这种结构可以进一步提高晶体管密度和性能，并且降低功耗和泄漏。台积电称，2 纳米制程在良品率和元件效能进展良好，将如期于 2025 年量产。台积电介绍称，相较于 N3E 制程技术，2 纳米在相同功耗下，速度最快将可增加 15%；在相同速度下，功耗最多可降低 30%，同时晶片密度增加逾 15%。