台积电在 IEDM 2024 大会上首次公布其突破性的 N2 2nm 工艺。该工艺极大地提高了晶体管密度、性能和能效。
与 3nm 工艺相比，N2 工艺将晶体管密度提升了 15%，在相同功率消耗下将性能提升了 15%，而在相同性能下将功率消耗降低了 24-35%。
台积电 2nm 工艺创新包括：
- 首次采用全环绕栅极 (GAA) 纳米片晶体管，增强性能和能效。
- NanoFlex DTCO（设计技术联合优化），实现面积最小化和能效增强。
- 第三代偶极子集成，支持六个电压阈值档，范围为 200mV。
这些改进使 N 型和 P 型纳米片晶体管的 I/CV 速度分别提升了 70% 和 110%。
与传统的 FinFET 晶体管相比，N2 工艺的纳米片晶体管在 0.5-0.6V 的低电压下显著提升了能效，频率可提高约 20%，待机功率可降低约 75%。
SRAM 密度也创下新高，达到每平方毫米约 38Mb。
此外，N2 工艺采用全新的 MOL 中段工艺和 BEOL 后段工艺，电阻降低 20%，能效更高。
为简化复杂度，第一层金属层 (M1) 仅需一步蚀刻 (1P1E) 和一次 EVU 曝光。
针对高性能计算应用，N2 工艺引入了超高性能的 SHP-MiM 电容，每平方毫米容量约为 200fF，可获得更高的运行频率。
自 28nm 工艺以来，台积电持续六代工艺改进，单位面积能效比已提升超过 140 倍。