網(wǎng)站
在2022年的技術(shù)研討會(huì)上，TSMC正式公布了其n 2制造技術(shù)，計(jì)劃在2025年的某個(gè)時(shí)候投入生產(chǎn)，并將成為TSMC第一個(gè)使用其基于納米片的柵極全向場(chǎng)效應(yīng)的節(jié)點(diǎn)晶體管新節(jié)點(diǎn)將使芯片設(shè)計(jì)者能夠大幅降低其產(chǎn)品的功耗，但速度和晶體管密度的提高似乎不太明顯
TSMC N2是一個(gè)全新的平臺(tái)，廣泛使用EUV光刻技術(shù)，并引入GAAFET和背側(cè)電源新的環(huán)柵晶體管結(jié)構(gòu)具有眾所周知的優(yōu)勢(shì)，例如大大降低的漏電流，以及調(diào)整溝道寬度以提高性能或降低功耗的能力至于背部電源軌，通常旨在為晶體管提供更好的功率傳輸，并為后端電阻增加的問題提供解決方案新的功率傳輸方案旨在提高晶體管性能并降低功耗
從功能集的角度來看，TSMC的N2看起來是一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)至于實(shí)際數(shù)字，TSMC承諾，N2將允許芯片設(shè)計(jì)師在相同的功率和晶體管數(shù)量下提高10%至15%的性能，或者在相同的頻率和復(fù)雜度下降低25%至30%的功耗同時(shí)，與N3E節(jié)點(diǎn)相比，芯片密度提高了1.1倍以上
與N3E相比，TSMC N2節(jié)點(diǎn)帶來的性能提升和功耗降低與代工廠新節(jié)點(diǎn)通常帶來的效果相同可是，所謂的芯片密度增加僅略高于10%，這并不特別令人鼓舞，尤其是考慮到N3E已經(jīng)提供了比普通N3略低的晶體管密度
請(qǐng)記住，SRAM和模擬電路現(xiàn)在很難擴(kuò)展，所以目前實(shí)際芯片的晶體管密度可能會(huì)有平庸的改善但對(duì)于GPU等生死取決于晶體管數(shù)量快速增加的芯片來說，三年內(nèi)芯片密度增加10%左右絕對(duì)不是好消息
當(dāng)TSMC的N2投產(chǎn)后，該公司還將擁有優(yōu)化密度的N3S節(jié)點(diǎn)似乎代工廠將擁有兩種基于不同類型晶體管的工藝技術(shù)，但提供非常相似的晶體管密度，這在以前從未發(fā)生過
像往常一樣，TSMC將為其N2節(jié)點(diǎn)提供各種功能和選項(xiàng)，以允許芯片設(shè)計(jì)人員優(yōu)化移動(dòng)和高性能計(jì)算設(shè)計(jì)等。
此外，平臺(tái)產(chǎn)品還包括TSMC所說的小芯片集成，這可能意味著TSMC使其客戶能夠輕松地將N2芯片集成到使用各種節(jié)點(diǎn)制造的多小芯片封裝中伴隨著晶體管密度擴(kuò)張放緩，新技術(shù)的使用成本增加，多小芯片封裝在未來幾年將變得更加普遍，因?yàn)殚_發(fā)者將使用它們來優(yōu)化設(shè)計(jì)和成本
TSMC預(yù)計(jì)將于2024年下半年開始試生產(chǎn)其N2制造工藝風(fēng)險(xiǎn)，這意味著這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該可以在2025年下半年用于商業(yè)產(chǎn)品的大規(guī)模制造不過，考慮到現(xiàn)代半導(dǎo)體生產(chǎn)周期的長(zhǎng)度，如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，預(yù)測(cè)第一批N2芯片將在2025年底或2026年上市可能更務(wù)實(shí)
01
未來三年，五種3納米工藝
在技術(shù)研討會(huì)上，TSMC宣布的一個(gè)關(guān)鍵問題是，它屬于其在N3和N2系列的領(lǐng)先節(jié)點(diǎn)，將在未來幾年內(nèi)用于制造先進(jìn)的CPU，GPU和SOC。
N3:未來三年的五個(gè)節(jié)點(diǎn)
伴隨著制造流程變得越來越復(fù)雜，他們的尋路，研發(fā)時(shí)間也變得越來越長(zhǎng)，所以我們不再看到TSMC和其他代工廠每?jī)赡昃陀幸粋€(gè)全新的節(jié)點(diǎn)在N3，TSMC引入新節(jié)點(diǎn)的時(shí)間將延長(zhǎng)至2.5年左右，而在N2，將延長(zhǎng)至3年左右
這意味著TSMC將需要提供增強(qiáng)版的N3來滿足其客戶的需求，這些客戶仍在尋求每瓦性能的改善和晶體管密度的增加TSMC及其客戶需要多個(gè)版本的N3的另一個(gè)原因是，代工廠的N2依賴于一種全新的由納米片實(shí)現(xiàn)的柵繞場(chǎng)效應(yīng)晶體管，預(yù)計(jì)將帶來更高的成本，新的設(shè)計(jì)方法，新的IP和其他許多變化盡管尖端芯片的開發(fā)者將很快轉(zhuǎn)向N2，但TSMC的許多普通客戶將在未來幾年堅(jiān)持使用各種N3技術(shù)
在其2022年的TSMC技術(shù)研討會(huì)上，該鑄造廠談到了將在未來幾年推出的四種N3衍生制造工藝mdashmdashN3E，N3P，N3S和N3X這些N3變體旨在為超高性能應(yīng)用提供改進(jìn)的工藝窗口，更高的性能，更高的晶體管密度和更高的電壓所有這些技術(shù)都會(huì)支持FinFlex，這是TSMC的秘密武器功能，這極大地增強(qiáng)了他們的設(shè)計(jì)靈活性，并允許芯片設(shè)計(jì)人員精確地優(yōu)化性能，功耗和成本
*請(qǐng)注意，TSMC在2020年左右才開始發(fā)布模擬，邏輯和SRAM的晶體管密度增強(qiáng)這些數(shù)字中的一些仍然反映了由50%邏輯，30% SRAM和20%模擬組成的Rdquo密度
N3和N3E:HVM在正確的軌道上
TSMC的第一個(gè)3納米節(jié)點(diǎn)被稱為N3，預(yù)計(jì)將在今年下半年開始大規(guī)模制造該芯片將于2023年初交付給客戶這項(xiàng)技術(shù)主要針對(duì)早期采用者誰能投資領(lǐng)先的設(shè)計(jì)，并從尖端節(jié)點(diǎn)提供的性能，功耗和面積中獲益但是因?yàn)樗菫樘囟愋偷膽?yīng)用定制的，N3的工藝窗口相對(duì)較窄，并且就產(chǎn)量而言，它可能不適合所有的應(yīng)用
這就是N3E發(fā)揮作用的時(shí)候。
新技術(shù)提高了性能，降低了功耗，增加了工藝窗口，從而提高了成品率但代價(jià)是這個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯密度略有下降與N5相比，N3E將降低34%的功耗或提高18%的性能，并將邏輯晶體管的密度提高1.6倍
值得注意的是，根據(jù)TSMC的數(shù)據(jù)，N3E將提供比N4X更高的時(shí)鐘速度可是，后者也將支持1.2V以上的超高驅(qū)動(dòng)電流和電壓，在這一點(diǎn)上，它將能夠提供無與倫比的性能，但功耗非常高
總的來說，N3E似乎是一個(gè)比N3更全能的節(jié)點(diǎn)，這也是TSMC在這一點(diǎn)上更多的原因，3nm流程圖在它類似的發(fā)展階段有5nm節(jié)點(diǎn)也不奇怪。
使用N3E的芯片的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)將在未來幾周內(nèi)開始，HVM將在2023年中期開始因此，預(yù)計(jì)商用N3E芯片將于2023年底或2024年初上市
N3P，N3S和N3X:性能，密度和電壓
N3的進(jìn)步不止于N3ETSMC將在2024年左右推出N3P，這是其制造工藝的性能增強(qiáng)版本，以及N3S，這種節(jié)點(diǎn)的密度增強(qiáng)版本不幸的是，TSMC目前還沒有透露這些變體將為基線N3提供什么樣的改進(jìn)事實(shí)上，TSMC在這個(gè)時(shí)候甚至沒有在所有版本的路線圖中顯示N3S，所以試圖猜測(cè)它的功能真的不是一件好事
最后，對(duì)于那些不顧功耗和成本，需要超高性能的客戶，TSMC會(huì)提供N3X，本質(zhì)上是N4X的思想繼承者同樣，TSMC也沒有透露這個(gè)節(jié)點(diǎn)的細(xì)節(jié)，只是說它將支持高驅(qū)動(dòng)電流和電壓我們可能會(huì)推測(cè)N4X可以使用背面電源，但由于我們談?wù)摰氖腔贔inFET的節(jié)點(diǎn)，而TSMC只會(huì)在N2實(shí)現(xiàn)基于納米薄片的背面電源軌，因此我們不確定是否會(huì)出現(xiàn)這種情況可是，在電壓增加和性能增強(qiáng)方面，TSMC可能具有許多優(yōu)勢(shì)
發(fā)現(xiàn)秘密:N3
說到增強(qiáng)，我們絕對(duì)應(yīng)該提到TSMC·N3的秘密:FinFlex技術(shù)簡(jiǎn)而言之，F(xiàn)inFlex允許芯片設(shè)計(jì)師精確定制他們的構(gòu)建模塊，以實(shí)現(xiàn)更高的性能，更高的密度和更低的功耗
當(dāng)使用基于FinFET的節(jié)點(diǎn)時(shí)，芯片設(shè)計(jì)人員可以在使用不同晶體管的不同庫之間進(jìn)行選擇當(dāng)開發(fā)人員需要以犧牲性能為代價(jià)最小化管芯尺寸和節(jié)省功耗時(shí)，他們會(huì)使用雙柵單鰭FinFET可是，當(dāng)他們需要在芯片尺寸和更高功率之間權(quán)衡的情況下最大化性能時(shí)，他們將使用三柵極雙鰭晶體管當(dāng)開發(fā)者需要平衡時(shí)，他們會(huì)選擇雙柵雙鰭 FinFET
目前，芯片設(shè)計(jì)者在SoC設(shè)計(jì)中必須堅(jiān)持一種類型的庫/晶體管用于整個(gè)芯片或整個(gè)模塊例如，可以使用3—2個(gè)fin fet來實(shí)現(xiàn)CPU內(nèi)核，使其運(yùn)行更快，或者使用2—1個(gè)fin fet來降低其功耗和占用空間
這是一個(gè)公平的權(quán)衡，但它并不適用于所有情況，尤其是當(dāng)我們談到使用比現(xiàn)有技術(shù)更昂貴的3納米節(jié)點(diǎn)時(shí)
對(duì)于N3來說，TSMC的FinFlex技術(shù)將允許芯片設(shè)計(jì)師在一個(gè)模塊中混合和匹配不同類型的FinFET，以精確定制性能，功耗和面積對(duì)于像CPU內(nèi)核這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)化提供了許多提高內(nèi)核性能的機(jī)會(huì)，同時(shí)還優(yōu)化了管芯尺寸因此，我們渴望看到在即將到來的N3時(shí)代，SoC設(shè)計(jì)師將如何利用FinFlex
FinFlex不能取代節(jié)點(diǎn)專業(yè)化，因?yàn)楣に嚰夹g(shù)比單一工藝技術(shù)中的庫或晶體管結(jié)構(gòu)更不同，但FinFlex似乎是優(yōu)化性能，功耗和成本的好方法TSMC的N3節(jié)點(diǎn)最終，這項(xiàng)技術(shù)將使FinFET的靈活性更接近基于納米板的GAAFET，這將提供可調(diào)的溝道寬度，以實(shí)現(xiàn)更高的性能或降低功耗
與TSMC的N7和N5一樣，N3將成為全球最大半導(dǎo)體對(duì)比度制造商的又一個(gè)持久節(jié)點(diǎn)系列特別是，伴隨著TSMC在2納米階段轉(zhuǎn)向基于納米片的GAAFET，3納米系列將成為該公司的經(jīng)典最后一個(gè)系列的尖端FinFET節(jié)點(diǎn)，很多客戶會(huì)堅(jiān)持幾年
反過來，這也是為什么TSMC為不同的應(yīng)用準(zhǔn)備了多個(gè)版本的N3和FinFlex技術(shù)，以便為芯片設(shè)計(jì)者提供一些額外的靈活性。
第一批N3芯片將在未來幾個(gè)月投入生產(chǎn)，并于2023年初上市與此同時(shí)，TSMC將在2025年引入N2工藝技術(shù)后，繼續(xù)利用其N3節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)半導(dǎo)體
02
成熟產(chǎn)能擴(kuò)大50%
TSMC今天下午透露，到2025年，其成熟和專業(yè)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)能將擴(kuò)大50%左右該計(jì)劃包括在臺(tái)灣，日本和中國(guó)大陸建設(shè)大量新晶圓廠此舉將進(jìn)一步加劇TSMC與辛格，UMC和SMIC等芯片原始設(shè)備制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)
當(dāng)我們?cè)贏nandTech談?wù)摴韫饪碳夹g(shù)時(shí)，我們主要介紹用于生產(chǎn)高級(jí)CPU，GPU和移動(dòng)SOC的前沿節(jié)點(diǎn)，因?yàn)檫@些是推動(dòng)進(jìn)步的設(shè)備但有數(shù)百種設(shè)備是基于成熟或?qū)I(yè)的工藝技術(shù)制造的這些設(shè)備與那些復(fù)雜的處理器一起使用，或者為新興的智能設(shè)備提供電源，這些智能設(shè)備對(duì)我們的日常生活產(chǎn)生了重大影響，最近幾年來變得越來越重要
最近幾年來，各種計(jì)算和智能設(shè)備的需求激增，引發(fā)了全球芯片供應(yīng)危機(jī)，進(jìn)而影響到汽車，消費(fèi)電子，PC和許多鄰近行業(yè)。
現(xiàn)代智能手機(jī)，智能家電和個(gè)人電腦中已經(jīng)使用了數(shù)十種芯片和傳感器，而且這些芯片的數(shù)量只會(huì)越來越多這些部分使用了更先進(jìn)的專業(yè)節(jié)點(diǎn)，這也是TSMC等公司必須對(duì)原有進(jìn)行擴(kuò)展的原因，舊Node的產(chǎn)能滿足未來幾年不斷增長(zhǎng)的需求
但另一個(gè)市場(chǎng)即將爆發(fā):智能汽車汽車上已經(jīng)使用了上百個(gè)芯片，汽車的半導(dǎo)體含量也在增加預(yù)計(jì)幾年后每輛車的芯片數(shù)量將達(dá)到1500個(gè)左右mdash總得有人去做這就是為什么TSMC的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手GlobalFoundries和SMIC在過去幾年里一直在增加對(duì)新產(chǎn)能的投資
TSMC擁有半導(dǎo)體行業(yè)最大的資本支出預(yù)算，其成熟和專業(yè)的節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)計(jì)劃最近幾年來相對(duì)平靜但在2022年TSMC的技術(shù)研討會(huì)上，該公司正式概述了其計(jì)劃
該公司正在為成熟和專業(yè)節(jié)點(diǎn)投資四個(gè)新設(shè)施:
middot日本熊本Fab 23一期工程該半導(dǎo)體制造廠將使用TSMC的節(jié)點(diǎn)N12，N16，N22和N28來制造芯片，并將擁有高達(dá)45，000片300毫米晶圓的月生產(chǎn)能力
middot臺(tái)灣省臺(tái)南市Fab 14第8期。
middot臺(tái)灣省高雄Fab 22二期。
middot中國(guó)南京Fab 16TSMC目前在中國(guó)生產(chǎn)N28芯片，但有傳言稱，在新階段，更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)可用于制造芯片
在未來三年內(nèi)將成熟/專業(yè)化生產(chǎn)能力提高50%是公司的一項(xiàng)重大變革，這將增強(qiáng)TSMC在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)地位或許更重要的是，該公司的專業(yè)化節(jié)點(diǎn)主要基于其通用節(jié)點(diǎn)，這至少允許一些公司將他們?cè)?jīng)開發(fā)的IP用于計(jì)算或RF用于新的應(yīng)用
專業(yè)是非常獨(dú)特的，因?yàn)樗腔谝粋€(gè)共同的技術(shù)平臺(tái)，所以我們獨(dú)特的策略是讓我們的客戶共享或重用許多IP，TSMC業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁，高級(jí)工程師張凱龍說比如你有射頻能力，你在通用邏輯平臺(tái)上構(gòu)建射頻，但是后來你發(fā)現(xiàn)，‘嘿，有人需要所謂的ULV功能來支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的應(yīng)用’你想把它建立在一個(gè)共同的平臺(tái)上，這樣你就可以讓不同的產(chǎn)品線充分共享IP，這對(duì)我們的客戶來說是非常重要的，所以我們真的希望提供一個(gè)整合的平臺(tái)，從產(chǎn)品的角度來滿足客戶的市場(chǎng)需求
還有其他優(yōu)勢(shì)例如，TSMC的N6RF允許芯片設(shè)計(jì)人員將高性能邏輯與RF相結(jié)合，從而使他們能夠構(gòu)建調(diào)制解調(diào)器等產(chǎn)品和其他更獨(dú)特的解決方案許多公司已經(jīng)熟悉TSMC的N6邏輯節(jié)點(diǎn)，因此現(xiàn)在他們有機(jī)會(huì)為受益于高性能的產(chǎn)品增加RF連接GlobalFoundries也有類似的做法，但是由于美國(guó)的代工廠沒有什么可以和TSMC的N6相比，所以TSMC在這方面有著無可爭(zhēng)辯的優(yōu)勢(shì)
憑借其成熟節(jié)點(diǎn)和專業(yè)知識(shí)的通用平臺(tái)方法，以及50%的產(chǎn)能增長(zhǎng)，TSMC將能夠在未來幾年為全球智能和互聯(lián)設(shè)備提供更多芯片此外，它還將通過顯著增加公司來自成熟和專業(yè)節(jié)點(diǎn)的收入以及增加對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的壓力來使TSMC受益
03
2024年推出高NA EUV光刻機(jī)
TSMC高管周四表示，這家全球最大的芯片制造商將在2024年擁有ASML Holding NV最先進(jìn)的芯片制造工具的下一個(gè)版本。
這叫高鈉EUV該工具產(chǎn)生聚焦光束，在用于手機(jī)，筆記本電腦，汽車和人工智能設(shè)備的計(jì)算機(jī)芯片上創(chuàng)建微電路EUV代表極紫外線，也就是ASML最先進(jìn)的機(jī)器所使用的光的波長(zhǎng)
TSMC將在2024年引入高NA EUV掃描儀，開發(fā)客戶所需的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和圖案化解決方案，以促進(jìn)創(chuàng)新TSMC研發(fā)高級(jí)副總裁YJ·米伊在硅谷舉行的TSMC技術(shù)研討會(huì)上說
信息產(chǎn)業(yè)部沒有透露該設(shè)備何時(shí)將用于大規(guī)模生產(chǎn)它是用于制造更小更快芯片的第二代極紫外光刻工具TSMC的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手英特爾公司表示，將在2025年前將這些機(jī)器投入生產(chǎn)，它將是第一家接收這些機(jī)器的公司
伴隨著英特爾進(jìn)入其他公司設(shè)計(jì)的芯片制造業(yè)務(wù)，它將與TSMC爭(zhēng)奪這些客戶。
TSMC業(yè)務(wù)發(fā)展高級(jí)副總裁張凱文澄清說，TSMC不會(huì)準(zhǔn)備在2024年使用新的高NA EUV工具進(jìn)行生產(chǎn)，但它將主要用于與合作伙伴的研究。
2024年TSMC擁有它的重要性意味著他們可以更快地獲得最先進(jìn)的技術(shù)，參加研討會(huì)的TechInsights芯片經(jīng)濟(jì)學(xué)家丹·哈奇森說。
高納EUV是下一個(gè)重大的技術(shù)創(chuàng)新，這將使芯片技術(shù)處于領(lǐng)先地位，哈奇森說。
參考鏈接:
鄭重聲明：此文內(nèi)容為本網(wǎng)站轉(zhuǎn)載企業(yè)宣傳資訊，目的在于傳播更多信息，與本站立場(chǎng)無關(guān)。僅供讀者參考，并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
|
