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当2㎚ 芯片工艺预见 AI 算力革命

——半导体产业的技术竞速与商业博弈

文 / 潘菲，中国国际科技促进会半导体产业发展分会副秘书长

When 2 ㎚ chip technology foresees an AI computing revolution

—The technological race and commercial competition in the semiconductor industry

By Pan fei, Deputy Secretary General of the Development Of Semiconductor Industrial Branch of the China
International Association for Promotion of Science and Technology

一、制程革命 ：2 ㎚ 技术的三重突破

2025年 6月，台积电在其技术研讨会上首次公开展示了 2㎚制程试产晶圆。这块 300毫米
物理极限的突破
硅晶圆采用创新的 GAAFET晶体管架构，晶体管密度较 3㎚工艺提升约 45%，功耗降低 30%。 这场精密制造竞赛中，新竹科学园区，台积电的 2 ㎚ 产线
正在挑战硅基芯片的物理极限。其 FinFET 晶体管架构中，鳍
据台积电官方披露，2㎚工艺的芯片已进入风险试产阶段，计划 2025年下半年量产，将采用高
片间距缩小至 20 纳米级别，相当于 300 个原子并列的宽度。为
数值孔径 EUV光刻技术，推动半导体制造进入 20埃米时代。这一突破为下一代 AI芯片提供了 确保良率，工厂采用新一代极紫外（EUV）光刻机，每台造价
关键的工艺基础，苹果、英伟达等客户已开始基于该工艺设计新产品。与此同时，日本半导体 超过 3 亿美元，其激光光源的波长精确到 13.5 纳米。三星采用
全环绕栅极（GAA）技术，在韩国华城工厂实现晶体管导电通
产业也正加速布局 2㎚技术研发，试图在全球先进制程竞争中重新确立地位。这场展示背后，
道的四面环绕控制 ；英特尔则推出 RibbonFET 架构，通过堆
是半导体产业全方位的技术竞速。本文将剖析 2㎚制程突破带来的产业连锁反应，揭示 AI算力 叠纳米片提升电流控制能力。日本经济产业省主导的“半导体
复兴计划”已投入 2 万亿日元，支持 Rapidus 与东京电子等企
需求如何重塑半导体竞争格局。
业开发 2 ㎚ 工艺配套设备 7。四家巨头企业的研发投入在 2025
年合计超过千亿美元，推动全球半导体设备市场规模突破 1500
亿美元。
Abstract In June 2025, TSMC publicly showcased breakthrough provides a critical process foundation 架构创新的突围
its 2㎚ process trial-production wafer for the first for the next generation of AI chips, with customers 当制程微缩收益递减，架构创新成为算力提升的新引擎。
time at a technical seminar. The 300mm silicon such as Apple and NVIDIA already initiating 2025 年国际固态电路会议（ISSCC）上，台积电展示的存算一
wafer employs an innovative GAAFET transistor new product designs based on this technology. 体芯片将 SRAM 存储器与逻辑单元间距缩短 40%，使 AI 推理
architecture, achieving approximately a 45% Meanwhile, Japan’s semiconductor industry is 能效比提升 5 倍。这种结构创新让芯片在同等制程下获得额外
increase in transistor density and a 30% reduction accelerating its 2㎚ R&D efforts in an attempt 性能红利。
in power consumption compared to the 3㎚ process. to reassert its position in the global advanced 在类脑计算领域，IBM 发布的 NorthPole 芯片采用 7nm
According to TSMC’s official disclosures, chips process competition. Behind this demonstration 制程却实现 12 ㎚等效能效，其秘密在于模仿人脑的异步计算
based on the 2㎚ process have entered the risk- lies a comprehensive technological race within 架构。该芯片在图像识别任务中，功耗仅为传统 GPU 的 1/20，
production phase, with mass production planned the semiconductor sector. This report analyzes 已应用于自动驾驶实时决策系统。
for the second half of 2025. The process will the industry-wide ripple effects of the 2㎚ process
封装技术的跃迁
utilize high-numerical-aperture EUV lithography breakthrough and examines how the surging
先进封装成为延续摩尔定律的关键。台积电的 SoIC（系
technology, marking the advent of semiconductor demand for AI computing power is reshaping the
统整合芯片）技术将逻辑芯片和 HBM 内存通过硅通孔（TSV）
manufacturing at the 20-angstrom scale. This semiconductor competitive landscape.
垂直堆叠，互连密度达到传统封装的 100 倍。英特尔则推出
EMIB 技术，用微米级硅桥连接不同制程的芯片模块。这些 3D
封装方案使系统级性能提升 40%，同时降低 30% 的功耗。

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