在近日举行的国际电子器件会议（IEDM）2024上，台积电隆重揭晓了其备受瞩目的2纳米（nm）工艺技术的详细规格与创新亮点。与先前的3nm工艺相比，这项新工艺在晶体管密度上实现了15%的显著增长，同时，在维持相同功耗水平下，性能提升了15%；反之，在性能不变的情况下，功耗降低了24%至35%的范围。
台积电此次突破性地在2nm工艺中引入了全环绕栅极（GAA）纳米片晶体管技术，这一革命性的设计优化了电流通道的宽度，从而实现了性能与能效之间的完美平衡。GAA技术的应用标志着台积电在半导体制造技术上的又一重大飞跃。
为了进一步提升工艺效率，台积电还引入了NanoFlex DTCO（设计技术联合优化）方法，该方法使得能够开发出更紧凑、能效更高或性能更强的单元结构。2nm工艺集成了第三代偶极子技术，包括N型和P型，支持六个不同的电压阈值（6-Vt），范围覆盖200mV。这些技术改进显著提升了N型和P型纳米片晶体管的I/CV速度，分别达到了70%和110%的增长。
在能效方面，与传统的FinFET晶体管相比，台积电2nm工艺的纳米片晶体管在低电压（0.5-0.6V）环境下表现出色，频率提升约20%，同时待机功耗降低了约75%。SRAM的密度也达到了前所未有的高度，每平方毫米约38Mb。为了进一步提升能效，台积电采用了创新的MOL中段工艺和BEOL后段工艺，电阻降低了20%。
工艺复杂度的降低也是此次台积电2nm工艺的一大亮点。第一层金属层（M1）的制造过程得到了简化，现在仅通过一步蚀刻（1P1E）和一次极紫外（EVU）曝光即可完成，大幅减少了工艺步骤和所需的光罩数量。对于高性能计算应用，新工艺还引入了高性能的SHP-MiM电容，其容量达到了每平方毫米约200fF，为实现更高的运行频率提供了有力支持。
台积电自豪地宣布，自28nm工艺以来，经过六代工艺的持续改进，单位面积的能效比已经实现了超过140倍的提升。这一成就不仅展示了台积电在半导体制造技术领域的深厚积累，也为其在未来的市场竞争中奠定了坚实的基础。
