2nm“诸神之战”打响！性能飙升+功耗骤降，台积电携联发科领跑

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）2025年，2nm制程正式开启全球半导体“诸神之战”。就在近期，MediaTek（联发科）宣布，首款采用台积电 2 纳米制程的旗舰系统单芯片（SoC）已成功完成设计流片（Tape out），预计2026年底进入量产。这意味着联发科成为首批采用台积电 2 纳米制程的公司之一。

此前，业内消息指出三星电子已完成其采用 2 纳米制程的Exynos 2600的研发工作，并计划启动大规模量产。苹果的A20 芯片也将采用台积电 2nm 工艺。


从FinFET到GAA，2nm开启“原子级精度”新时代

2nm制程节点，是半导体工艺从“微米时代”真正迈入“原子级精度”的分水岭。其核心突破在于晶体管架构的根本性变革——将FinFET（鳍式场效应晶体管）转向GAA（Gate-All-Around，全环绕栅极）结构。GAA结构采用“纳米片”（Nanosheet）或“纳米线”（Nanowire）作为沟道，被栅极从四面完全包围（全环绕栅极）。

2nm工艺的核心技术优势体现在以下三大方面，一是性能提升，二是功耗大幅度下降，三是晶体管密度飞跃。

在性能方面，由于GAA结构改善了电流控制，缩短了电子传播距离，加快了开关速度；此外更高的晶体管密度允许集成更复杂的电路和更大的缓存。根据 IBM 在2021 年公开的2nm原型芯片的数据显示，相比7nm芯片，性能最高可提升45%，相比3nm芯片，则提升10%。

在功耗方面，GAA结构有效抑制了漏电流；更小的栅极尺寸降低了开关所需的电荷量；新材料和新架构（如背面供电）进一步优化了能效。预计相比3nm芯片，功耗能够降低10%到30%不等。

随着制程的演进，晶体管密度也会提升。数据显示，5nm芯片每平方毫米的晶体管数量约为1.7 亿 到2 亿个不等，2nm与其相比提升了75%，预计会超过3.5亿个。单位面积内集成更多晶体管，意味着芯片可以拥有更强的并行计算能力、集成更多功能模块（如AI加速器、大缓存），或在相同性能下实现更小的芯片面积。

联发科在公告中表示，相比现有的 N3E 制程，台积电的增强版 2 纳米制程技术逻辑密度增加 1.2 倍，在相同功耗下性能提升高达 18%，并能在相同速度下功耗减少约 36%。

当前，台积电、英特尔、三星都在竞速2nm，半导体行业的竞争格局再一次变得更加激烈。就在今年8月，台积电内部突发2nm制程商业泄密事件。这也意味着2nm技术的重要性已经引发企业间暗流涌动的技术博弈。


群雄逐鹿2nm：台积电良率产能领先，英特尔用设计简化差异化
台积电无疑是当前2nm竞赛的领跑者。

相较3nm，台积电2nm制程的产能大幅提升，其竹科宝山F20厂月产能提升至3万片，高雄F22厂为6000片。预计在今年年底，竹科、高雄两厂的月产能合计将达到4万片/月，到明年1月提升至5.3万片/月，明年底将达10万片/月，到2028年月产能更将冲上20万片/月。

这一产能爬坡节奏意味着“量产即放量”，将技术优势迅速转化为市场壁垒。台积电CEO魏哲家直言“2nm需求优于3nm”。据了解，台积电2nm制程的客户名单包括：苹果、AMD Zen5架构CPU、英伟达A16订单均已锁定早期产能。

为了获得2nm制程市场，英特尔果断跳过20A，直奔18A（等效2nm），试图通过技术代际跳跃重夺领导权。18A采用了英特尔第二代 RibbonFET环栅 (GAA) 晶体管、PowerVia 背面供电网络。在VLSI 2025 研讨会上，英特尔公开了一篇论文，提到了18A相关技术细节。

相较Intel 3，18A技术性能提升 25%；在相同时钟频率和 1.1V 电压下运行时，18A技术功耗降幅达到36%；且A18实现更小的占用面积，降幅约为28%。英特尔18A工艺采用0.021 µm²高密度SRAM位单元，密度达31.8 Mb/mm²，较Intel 4显著提升，已追平台积电N5/N3E水平；但相较台积电即将量产的N2工艺（0.0175 µm²，38 Mb/mm²），在SRAM密度上仍存差距。

但英特尔18A凭借其业界首发的PowerVia背面供电技术，在可制造性、能效优化与系统稳定性方面展现出与台积电2nm技术相当的优势：

PowerVia技术将供电移至芯片背面，实现电源与信号物理隔离，与台积电2026年才推出的Super Power Rail方案相比，简化布线、降低设计复杂度。PowerVia技术还提升了晶体管密度8%-10%，并显著降低电压降（最高达10倍）。

该论文还提到，除性能、功耗与密度提升外，18A通过引入PowerVia技术与直接EUV单次图案化技术，简化了前端金属层流程，减少光罩数量，降低工艺复杂度与设计门槛。

除了台积电和英特尔，近期业内也传出关于三星电子在2nm工艺方面的进展。根据多方消息，三星电子已完成其新一代旗舰移动处理器Exynos 2600的研发工作，并将启动大规模量产。为了解决散热等问题，三星引入了新型散热部件“热传导模块（HPB）。

在2nm赛道上，台积电、英特尔、三星三强竞逐，但在商业化落地与客户覆盖广度上，台积电已经获得苹果、AMD、联发科等大客户提前锁定产能。另据KeyBanc Capital Markets数据显示，台积电在良率上具备已经的优势，截至2025年中期，台积电2nm良率已达65%，超过三星的30%-40%，技术领先优势显著。未来2nm时代的全球芯片供应链格局，是否会由台积电的产能节奏所主导，值得期待。

写在最后：

2nm技术的价值，最终将体现在其对终端产品和应用场景的赋能上。在手机芯片、存储芯片、AI与高性能计算（HPC）等核心领域，2nm正成为驱动算力跃升、能效优化与体验升级的关键引擎。

例如英特尔的 18A 工艺节点面向客户端和数据中心应用领域，Panther Lake CPU将率先采用18A工艺，预计会在今年发布。采用台积电2nm工艺的苹果A20芯片、M6芯片、R2芯片，预计在2026大规模生产，助力苹果构建“多平台2nm算力矩阵”，以统一的先进制程底层，实现跨设备性能跃升、能效优化与AI协同能力的全面升级。三星则预计在明年1月发布的搭载了Exynos 2600的Galaxy S26系列旗舰手机，为其冲击高端市场提供核心技术支持。
此外，2nm工艺技术红利正快速延伸至存储领域，尤其在高速片上缓存SRAM方面已率先落地。Marvell在今年6月推出业界首款2nm定制SRAM。相较标准SRAM，2nm定制版面积节省15%，待机功耗降低约2/3，工作频率可达3.75GHz，显著提升能效比与访问速度。未来，2nm级SRAM将成为AI加速器、高性能CPU/GPU的标配，赋能大模型推理、边缘AI等场景。