Mit dem Fortschreiten der Halbleitertechnologie hin zu immer fortschrittlicheren Knoten ist der 2-Nanometer-Prozess (N2) in den Fokus der globalen Halbleiterindustrie gerückt. TSMC nimmt in diesem Wettlauf die führende Position ein, wobei seine Fortschritte im 2-Nanometer-Prozess von vielen genau beobachtet werden. Berichten aus der Lieferkette zufolge hat TSMC seine Testproduktion des 2-Nanometer-Prozesses bis Ende des ersten Quartals 2025 abgeschlossen. Diese hat die erwarteten Erträge übertroffen und eine starke Grundlage für die Massenproduktion im weiteren Jahresverlauf geschaffen. Währenddessen macht auch Samsung Fortschritte mit seinem 2-Nanometer-Prozess, liegt aber hinter TSMC zurück.

Der 2-Nanometer-Prozess von TSMC setzt auf die Gate-All-Around (GAA) Nanosheet-Transistor-Technologie, welche die Leistung und Energieeffizienz steigert, indem die Transistorstruktur auf allen vier Seiten umschlossen wird, im Gegensatz zu herkömmlichen FinFET-Architekturen. Im Vergleich zum 3-Nanometer-Prozess (N3) erreicht der 2-Nanometer-Prozess eine etwa 15% bessere Leistung bei gleichem Stromverbrauch, eine um 15% höhere Transistordichte und eine um 25% bis 30% reduzierte Energieaufnahme. Darüber hinaus wurden Fortschritte in der SRAM-Dichte erzielt, die 38 Mb/mm² gegenüber 33,55 Mb/mm² bei 3 nm erreicht hat — ein wertvoller Schritt für Hochleistungsrechner (HPC) und Smartphone-SoCs. Die Erträge aus der Testproduktion von TSMC in seinem Werk in Hsinchu Baoshan (Fab 20) Anfang 2025 waren besonders beeindruckend und übertrafen 90%, deutlich über der für die Serienproduktion erforderlichen Schwelle von 70 bis 80%. Diese Leistung, obwohl hauptsächlich auf Speicherprodukte fokussiert, unterstreicht die erhebliche Expertise von TSMC in der Prozessoptimierung. Um die Massenproduktion zu unterstützen, erhöht TSMC seine Investitionen in Ausrüstung, nachdem es im Jahr 2024 30 EUV-Lithographie-Maschinen von ASML bestellt hat und weitere 35 für 2025 geplant sind, darunter hochmoderne EUV-Lithographie-Maschinen mit hoher numerischer Apertur (High-NA). Diese Ausrüstung wird es TSMC ermöglichen, die 2-nm-Chipproduktion in der zweiten Jahreshälfte 2025 mit einer anfänglichen Schätzmenge von 50.000 Wafern pro Monat bis Jahresende zu skalieren, die bis 2026 auf 120.000 bis 130.000 Wafer ansteigen soll.

Der 2-Nanometer-Prozess hat die Aufmerksamkeit vieler Industriegiganten auf sich gezogen. Apple wird voraussichtlich zu den ersten gehören, die diesen Prozess mit ihrem kommenden M5-Chip und dem A19 Pro-Chip für zukünftige Macs, iPads und die iPhone 17-Serie integrieren. Unterdessen verhandeln Unternehmen wie NVIDIA, AMD und Qualcomm energisch über Kapazitäten, um die Nachfrage in den Märkten für künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechner zu decken. TSMC erweitert seine Produktionskapazitäten zu diesem Zweck mit seiner neuen Fabrik in Kaohsiung (Fab 22), die zunächst zwei 2-Nanometer-Anlagen beherbergt. Jetzt wird sogar ein drittes Werk in Betracht gezogen, um die Marktnachfrage zu erfüllen.

Im Gegensatz dazu hinkt Samsung bei der Entwicklung seines 2-Nanometer-Prozesses hinterher. Auch Samsung setzt die GAA-Technologie ein und plant, seinen ersten 2-Nanometer-Chip, den Exynos 2600, im November 2025 in Massenproduktion zu bringen, mit dem Ziel, die Einführung mit der Galaxy S26-Serie im Jahr 2026 zu erreichen. Berichte aus Korea deuten darauf hin, dass sich die 2-Nanometer-Pilotproduktion von Samsung von anfänglich 20% bis 30% auf 40% bis 50% verbessert hat, was im Vergleich zu TSMC eine bedeutende Lücke aufweist. Samsung arbeitet daran, seine Produktionslinien zu optimieren und Strategien anzupassen, um mehr Kunden zu gewinnen. In diesem „The-Winner-takes-all“-Markt dominierte TSMC jedoch den globalen Halbleitermarkt mit einem Anteil von 67,1% im vierten Quartal 2024, während Samsung mit 8,1% weit dahinter lag.

Intel verfolgt ebenfalls die 2-Nanometer-Entwicklung mit seinem 18A-Prozess, der einem 2-Nanometer-Niveau entspricht und für die Massenproduktion im Jahr 2025 geplant ist. Das Hauptprodukt, Clearwater Forest, hat das Design mit RibbonFET-Transistoren und dem Backside Power Delivery Network (BSPDN) abgeschlossen. Trotz des geringen Marktanteils von Intel im Halbleitersektor (ca. 1%) zeigt sein technologischer Kurs Wettbewerbsfähigkeit. Darüber hinaus plant die aufstrebende japanische Giesserei Rapidus, im April 2025 mit der 2-Nanometer-Testproduktion zu beginnen und die Massenproduktion bis 2027 zu erreichen, obwohl sie auf die Technologie von IBM angewiesen ist, was ihren Markteinfluss in naher Zukunft erschwert.

Während die Massenproduktion des 2-Nanometer-Prozesses einen bedeutenden technologischen Meilenstein darstellt, führt sie auch zu höheren Kosten. Der Preis von TSMC für einen 2-Nanometer-Wafer liegt bei rund 30.000 US-Dollar, etwa 10% höher als beim 3-Nanometer-Prozess, was auf Investitionen in komplexe Ausrüstung und erhöhte Prozesskomplexität zurückzuführen ist. TSMC plant, bis 2028 auch einen 1,4-Nanometer-Prozess (A14) einzuführen, der Wafer mit einem Preis von bis zu 45.000 US-Dollar pro Wafer hervorbringen wird.

Im Hinblick auf Branchentrends wird die Kommerzialisierung des 2-nm-Prozesses die Marktdominanz von TSMC weiter festigen. Die steigende Nachfrage nach generativer KI und Hochleistungsrechnern hat fortschrittliche Prozesse in den Mittelpunkt des Halbleiterwettbewerbs gerückt. TSMC behauptet seine Führungsrolle in der 2-nm-Ära mit stabilen Erträgen, einer umfangreichen Kundenbasis und solider Kapazitätsplanung. Obwohl sowohl Samsung als auch Intel ihre Technologien weiterentwickeln, bleibt die Dominanz von TSMC kurzfristig nahezu uneinholbar. Da sich die Prozesstechnologie ihren physischen Grenzen nähert, müssen Halbleiterfirmen Kostenmanagement, technologische Innovation und Kundenkooperation in Einklang bringen, um Wettbewerbsvorteile zu sichern.

Die Fortschritte von TSMC im 2-nm-Prozess setzen einen neuen Standard in der Branche. Ihre hohen Erträge, exzellente Leistung und klar definierte Pläne für die Massenproduktion erfüllen nicht nur die Anforderungen an KI und Hochleistungsrechner, sondern fördern auch die Entwicklung von Unterhaltungselektronik wie Smartphones.