“世界上最先进的微芯片”已经亮相

2025 年 4 月 1 日，台湾厂商台积电介绍世界上最先进的微芯片：The2 纳米 （2nm） 芯片.

预计今年下半年将进行量产，台积电承诺这将代表性能和效率向前迈出的重要一步——可能会重塑技术格局。

微芯片是现代技术的基础，几乎存在于所有电子设备中，从电动牙刷和智能手机到笔记本电脑和家用电器。它们是通过对硅等材料进行分层和蚀刻制成的，以创建包含数十亿个晶体管.

这些晶体管实际上是微型开关，管理电流并允许计算机工作。一般来说，芯片包含的晶体管越多，它变得越快、越强大。

微芯片行业一直努力将更多的晶体管封装到更小的面积中，从而产生更快、更强大、更节能的技术设备。

与之前最先进的芯片（称为 3nm 芯片）相比，台积电的 2nm 技术应该会带来显着的好处。其中包括计算速度提升 10%-15%在相同的功率水平下，或者在相同的速度下减少 20-30% 的功率使用。

此外，2nm 芯片中的晶体管密度比 3nm 技术高出约 15%。这将使设备能够更快地运行、消耗更少的能源并有效地管理更复杂的任务。

台湾的微芯片行业与其安全密切相关。它有时被称为“硅盾”，因为它广泛的经济重要性激励美国和盟友保卫台湾免受中国入侵的可能性。

台积电最近达成了一项1000 亿美元的交易（760 亿英镑）建造五家新的美国工厂。然而，2nm 芯片是否可以在台湾以外制造，因为一些官员担心这可能会破坏该岛的安全。

台积电成立于 1987 年，代表台湾积体电路制造公司，为其他公司制造芯片。台湾占全球“代工”市场（半导体制造外包）的 60%，其中绝大多数来自台湾仅来自 TSMC.

TSMC 的超先进微芯片被其他公司用于各种设备。它生产 Apple 的A 系列处理器用于 iPhone、iPad 和 Mac，它生成 NVidia 的图形处理单元 （GPU），用于机器学习和 AI 应用程序。

它还生产全球超级计算机使用的 AMD 的 Ryzen 和 EPYC 处理器，并生产三星、小米、OnePlus 和谷歌手机使用的 Qualcomm Snapdragon 处理器。

2020 年，台积电启动了一种特殊的微芯片小型化工艺，称为 5nmFinFET 技术，它在智能手机和高性能计算 （HPC） 开发中发挥了至关重要的作用。HPC 是让多个处理器同时处理复杂计算问题的做法。

两年后，台积电推出了3nm 小型化工艺基于更小的微芯片。这进一步提高了性能和能效。例如，Apple 的 A 系列处理器就是基于这项技术。

配备 2nm 芯片的智能手机、笔记本电脑和平板电脑可以受益于更好的性能和更长的电池寿命。这将在不牺牲功率的情况下实现更小、更轻的设备。

2nm 芯片的效率和速度有可能增强基于 AI 的应用程序，例如语音助手、实时语言翻译和自主计算机系统（旨在以最少或无需人工输入工作的应用程序）。

数据中心可以减少能源消耗并提高处理能力，从而有助于实现环境可持续发展目标。

自动驾驶汽车和机器人等领域可以从新芯片提高的处理速度和可靠性中受益，使这些技术更安全、更实用，可以得到广泛采用。

这一切听起来真的很有希望，但虽然 2nm 芯片代表了一个技术里程碑，但它们也带来了挑战。第一个与制造复杂性有关。

生产 2nm 芯片需要尖端技术，例如极紫外 （EUV） 光刻.这种复杂而昂贵的过程增加了生产成本，并需要极高的精度。

另一个大问题是热量。即使功耗相对较低，随着晶体管的缩小和密度的增加，管理散热也成为一项关键挑战。

过热会影响芯片的性能和耐用性。此外，在如此小的规模下，硅等传统材料可能会达到其性能极限，需要探索不同的材料。

也就是说，这些芯片实现的增强计算能力、能效和小型化可能是通往消费和工业计算新时代的门户。

更小的芯片可能会带来未来技术的突破，创造出不仅功能强大，而且隐蔽且更环保的设备。

Domenico Vicinanza， 智能系统与数据科学副教授，安格利亚鲁斯金大学

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