臺積電分享2nm的更多信息

臺積電在其 2023 年歐洲技術(shù)研討會(huì )上透露了有關(guān)其即將推出的 N2 和 N2P 工藝技術(shù)的更多細節。這兩個(gè)生產(chǎn)節點(diǎn)的開(kāi)發(fā)都考慮到了高性能計算 (HPC)，因此，它們具有許多專(zhuān)門(mén)設計用于改進(jìn)的增強功能表現。同時(shí)，鑒于大多數芯片旨在改進(jìn)的性能效率重點(diǎn)，低功耗應用也將利用臺積電的 N2 節點(diǎn)，因為與前代產(chǎn)品相比，它們自然會(huì )提高每瓦性能。

“N2 非常適合我們今天所處的節能計算范式，”負責代工廠(chǎng)高性能計算業(yè)務(wù)部門(mén)的臺積電業(yè)務(wù)發(fā)展總監 Yujun Li 在公司 2023 年歐洲技術(shù)研討會(huì )上說(shuō)。，在整個(gè)電壓供應范圍內，N2 相對于 N3 的速度和功率優(yōu)勢非常一致，使其同時(shí)適用于低功率和高性能應用?！?/p>

臺積電的 N2 制造節點(diǎn) ——該代工廠(chǎng)第一個(gè)使用納米片環(huán)柵 (GAAFET) 晶體管的生產(chǎn)節點(diǎn)——承諾在相同的功率和復雜性下將晶體管性能提高 10-15%，或者在相同的時(shí)鐘速度和晶體管數量。在提高晶體管性能方面，功率傳輸是基石之一，而臺積電的 N2 和 N2P 制造工藝引入了多項與互連相關(guān)的創(chuàng )新，以擠壓一些額外的性能。此外，N2P 引入背面電源軌以?xún)?yōu)化功率傳輸和die面積。 

N2 帶來(lái)的創(chuàng )新之一是超高性能金屬-絕緣體-金屬 (SHPMIM：super-high-performance metal-insulator-metal) 電容器，可增強電源穩定性并促進(jìn)片上去耦。臺積電表示，與幾年前為 HPC 推出的超高密度金屬-絕緣體-金屬 (SHDMIM) 電容器相比，新型 SHPMIM 電容器的容量密度提高了 2 倍以上（與上一代 HDMIM 相比，其容量增加了 4  倍） . 與 SHDMIM 相比，新的 SHPMIM 還可以將 Rs 薄層電阻（歐姆/平方）降低 50%，并將 Rc 通孔電阻與 SHDMIM 相比降低 50%。

降低電力傳輸網(wǎng)絡(luò )中電阻的另一種方法是重新設計再分配層 (RDL)。從其 N2 工藝技術(shù)開(kāi)始，臺積電將使用銅 RDL 代替今天的鋁 RDL。銅 RDL 將提供類(lèi)似的 RDL 間距，但會(huì )將薄層電阻降低 30%，并將通孔電阻降低 60%。

SHPMIM 和 Cu RDL 都是臺積電 N2 技術(shù)的一部分，預計將在 2025 年下半年（大概是 2025 年很晚）用于大批量制造 (HVM)。

使用背面供電網(wǎng)絡(luò ) (PDN) 是 N2P 的另一項重大改進(jìn)。背面電源軌的一般優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的：通過(guò)將電源軌移到背面來(lái)分離 I/O 和電源線(xiàn)，可以使電源線(xiàn)更粗，從而降低線(xiàn)路后端 (BEOL) 中的通孔電阻)，這有望提高性能并降低功耗。此外，去耦 I/O 和電源線(xiàn)可以縮小邏輯面積，這意味著(zhù)成本更低。 

在其 2023 年技術(shù)研討會(huì )上，該公司透露其 N2P 的背面 PDN 將通過(guò)減少 IR 壓降和改善信號，將性能提高 10% 至 12%，并將邏輯面積減少 10% 至 15%。當然，現在這種優(yōu)勢在具有密集供電網(wǎng)絡(luò )的高性能 CPU 和 GPU 中會(huì )更加明顯，因此將其移到后面對它們來(lái)說(shuō)意義重大。

Backside PDN 是臺積電 N2P 制造技術(shù)的一部分，將于 2026 年底或 2027 年初進(jìn)入 HVM。