作者：电子创新网张国斌

台积电（TSMC）在其 2024 年北美技术研讨会上提供了有关其即将推出的工艺技术的几项重要更新。据悉，台积电的 2 纳米计划基本保持不变：该公司有望在 2025 年下半年开始在其第一代 GAAFET N2 节点上批量生产芯片，而 N2P 将在 2026 年下半年接替 N2 - 尽管没有之前宣布的背面功率传输功能。同时，整个 N2 系列将增加台积电新的 NanoFlex 功能，允许芯片设计人员混合和匹配不同库中的单元，以优化性能、功耗和面积（PPA）。

台积电此次发布的关键技术之一是 NanoFlex 技术，该技术将成为公司完整的 N2 系列生产节点（2 nm 级、N2、N2P、N2X）的一部分。NanoFlex 将使芯片设计人员能够在同一区块设计中混合和匹配来自不同库（高性能、低功耗、面积效率）的单元，从而使设计人员能够微调其芯片设计，以提高性能或降低功耗。

台积电当代的 N3 制造工艺已经支持名为 FinFlex 的类似功能，它也允许设计人员使用来自不同库的单元。但是，由于 N2 依赖于全栅极（GAAFET）纳米片晶体管，NanoFlex 为台积电提供了一些额外的控制功能：首先，台积电可以根据性能和功耗优化沟道宽度，然后构建短单元（提高面积和功耗效率）或高单元（提高 15%的性能）。

在时间安排上，台积电的 N2 将于 2025 年进入风险生产阶段，并于 2025 年下半年进入大批量生产阶段（HVM），因此我们似乎将于 2026 年在零售设备中看到 N2 芯片。与 N3E 相比，台积电预计 N2 将在相同功耗下提高 10%-15%的性能，或在相同频率和复杂度下降低 25%-30%的功耗。至于芯片密度，该代工厂预计密度将提高 15%，以现代标准来看，这是一个不错的扩展程度。

N2 之后将推出性能增强型 N2P，以及 2026 年的电压增强型 N2X。尽管台积电曾表示，N2P 将在 2026 年增加背面功率传输网络（BSPDN），但现在看来不会出现这种情况，N2P 将使用普通的功率传输电路。原因尚不清楚，但看起来该公司决定不在 N2P 中添加昂贵的功能，而是将其保留到下一代节点中，该节点也将于 2026 年底向客户提供。

预计 N2 仍将采用一项与电源有关的重大创新：超高性能金属绝缘体-金属（SHPMIM）电容器。SHPMIM 电容器的容量密度是台积电现有超高密度金属绝缘体金属（SHDMIM）电容器的两倍多。此外，新型 SHPMIM 电容器的薄片电阻（Rs，单位为欧姆/平方）和过孔电阻（Rc）比上一代产品降低了 50%。

台积电 A16：将 GAAFET 与背面功率传输相结合

另外台积电也分享了1.6nm工艺技术进展，台积电发布了其首个 "埃级 "工艺技术：A16. 在台积电的 N2P 节点取消背面功率传输网络技术（BSPDN）后，新的 1.6nm 级生产节点将成为台积电芯片制造领域首个引入 BSPDN 的工艺。由于增加了背面电源功能和其他改进，台积电预计 A16 与台积电的 N2P 制造工艺相比，将显著提高性能和能效。台积公司的客户将于 2026 年下半年开始使用该产品。

台积电的 A16 工艺技术将依赖于全栅极（GAAFET）纳米片晶体管，并将采用背面电源轨，这将改善功率传输并适度提高晶体管密度。与台积电的 N2P 制造工艺相比，在相同的电压和复杂度下，A16 的性能有望提高 8%-10%，或在相同的频率和晶体管数量下，功耗降低 15%-20%。台积电目前尚未列出详细的密度参数，但该公司表示，芯片密度将提高 1.07 至 1.10 倍--要知道，晶体管密度在很大程度上取决于所用晶体管的类型和库。

台积电 A16 节点的关键创新是其超级电源轨（SPR）背面电源传输网络，这是台积电的首创。这家合约芯片制造商声称，A16 的 SPR 专为高性能计算产品量身定制，这些产品同时具有复杂的信号线路和密集的电源电路。

台积电最初计划在 2026 年通过 N2P 提供 BSPDN 技术，但由于原因不明，该技术已从 N2P 移至 A16。台积电官方对 2023 年 N2P 的时间安排总是有些松动，因此很难说这是否意味着台积电 BSPDN 的实际延迟。但与此同时，有必要强调的是，A16 并非只是 N2P 的更名，而是一种不同于 N2P 的技术。