據(jù)悉，臺積電將于下周開始試產(chǎn) 2nm 制程工藝芯片，早于市場預計的第四季度。

臺積電位于中國臺灣新竹科學園區(qū)的首座 2nm 晶圓工廠已經(jīng)在第二季度裝機，該工廠將在設備商與供應鏈的配合計劃下周開始試產(chǎn)，這一進程比市場預期的第四季度的要早。與此同時，為了應對暴增的 AI 芯片訂單需求，臺積電位于高雄的 2nm 晶圓工廠也正在加速建設施工中。

（來源：Pixabay）

據(jù)了解，臺積電的 2nm 制程工藝將采用全環(huán)繞柵極晶體管（Gate-All-Around，GAA）。作為一種新型的晶體管設計方案，GAA 技術(shù)在半導體行業(yè)中被認為是鰭式場效應晶體管（FinFET）技術(shù)的繼任者。

傳統(tǒng)的平面型晶體管和 FinFET 隨著晶體管尺寸的不斷減小，在控制電流泄露和提高性能方面面臨物理極限的挑戰(zhàn)，而 GAA 能夠在更小的空間內(nèi)封裝更多的晶體管，在更小的制程下帶來更強的性能，進一步提升性能和效率。

具體到產(chǎn)品方面，考慮到蘋果是臺積電的核心客戶之一，其或?qū)⒙氏仁褂?2nm 制程工藝。要知道，此前蘋果包攬了臺積電 3nm 首批產(chǎn)能（一年內(nèi)僅向蘋果提供），業(yè)界猜測，對于 2nm 制程工藝蘋果或?qū)⒉扇⊥瑯拥牟呗赃M行“包攬”。

這一猜測并非沒有依據(jù)。以確保首批 2nm 制程工藝芯片的供應，雙方圍繞蘋果自研 AI 芯片和批量承包臺積電最先進的 2nm 制程工藝晶圓（首批 200 萬片）的供應問題進行了洽談。蘋果此舉希望通過獲得臺積電首批 2nm 制程工藝以強化其在半導體競爭中的領(lǐng)先優(yōu)勢。

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因此，明年蘋果發(fā)布的 A19 芯片或?qū)⒉捎?2nm 制程，而搭載該芯片的 iPhone 17 系列（iPhone 17 Pro 和 iPhone 17 Pro Max）有望進行首發(fā)，而這也意味著蘋果即將在今年 9 月發(fā)布的 iPhone 16 Pro 系列將無緣搭載 2nm 制程工藝的芯片。

除了用于 iPhone 的 A 系列處理器，業(yè)界也有觀點認為，蘋果或?qū)⒃?M 系列芯片中率先使用 2nm 制程工藝。據(jù)了解，蘋果已與臺積電合作多年，近年啟動 Apple silicon 長期計劃，打造用于 MacBook、iPad 的 M 系列處理器。

5 月初，蘋果在推出的新款 iPad Pro 上“越級”采用了最新的 M4 芯片專門用于加速 AI 任務，運算速度可達每秒 38 萬億次，而這款 M4 芯片采用的是臺積電的 N3E 制程工藝，接下來，蘋果還計劃推出代號為 Donan、Brava、Hidra 三種不同級別的 M4 芯片。

（來源：蘋果官網(wǎng)）

事實上，蘋果向來都是最早體驗先進制程工藝芯片的廠商之一。此前，蘋果推出的 iPhone 15 Pro 以及 iPhone 15 Pro Max 便率先搭載臺積電 3nm 制程工藝生產(chǎn)的 A17 Pro 芯片，對比上一代 A16 芯片，晶體管數(shù)量增加到 190 億個，配備 16 個神經(jīng)網(wǎng)絡引擎（NPU），算力達到 35TOPS，相較于上一代芯片算力翻番。

就目前而言，臺積電依然是唯一能夠按照蘋果要求的規(guī)模和質(zhì)量量產(chǎn) 3nm 芯片的公司。業(yè)內(nèi)人士表示，隨著制程工藝從 3nm 轉(zhuǎn)向 2nm，芯片的性能有望提升 10-15%，同時功耗降低最高可達 30%。

實際上，臺積電早在去年年底就首次向業(yè)界展示了其 2nm 制程工藝。按照臺積電先前的規(guī)劃，2nm 制程工藝芯片最早面世時間大約在 2024 底到 2025 年初。

臺積電不斷加快步伐以期在量產(chǎn)前能夠穩(wěn)定良率。足夠高的良率（即所生產(chǎn)芯片中通過質(zhì)量控制檢查芯片所占的百分比）是新制程工藝所面臨的最大挑戰(zhàn)之一，因此，確保 2nm 制程工藝的高良率對于臺積電以及包括蘋果在內(nèi)的客戶而言至關(guān)重要。

下周開展的試產(chǎn)其實是量產(chǎn)前對工藝測試的重要步驟，能夠在正式量產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)和解決一些潛在的問題。接下來，臺積電計劃在明年開始大規(guī)模量產(chǎn) 2nm 制程工藝芯片。

參考資料：

1.https://9to5mac.com/2024/07/09/tsmc-2nm-chips-trial-production/

2.https://www.iclarified.com/94151/tsmc-to-begin-2nm-trial-production-next-week-report

3.https://www.macrumors.com/2024/07/09/next-gen-chip-trial-to-begin-next-week/

4.https://wccftech.com/tsmc-to-begin-trial-production-of-2nm-chips-next-week/

5.https://www.notebookcheck.net/TSMC-kicks-off-trial-production-of-Apple-s-next-gen-2nm-chipset-next-week.860019.0.html