Çip aplikatörü TSMC, 2 nanometre işlem neslinin geliştirilmesiyle programa uygundur. Üretici şu anda süreç geliştirmeye ilişkin güncel içgörüleri içeren Teknoloji Sempozyumu ile turneye çıkıyor.
2025’in sonundan itibaren TSMC, 2 nm yapılı yongaları toplu olarak üretmek istiyor. Apple, geleneksel olarak iPhone ve MacBook işlemcilerinin ilk büyük alıcısıdır.
Şimdiye kadar TSMC, sözde PPA değerleri için yalnızca genel tahminler verdi. Bu, performans, güç, alan anlamına gelir ve yeni bir üretim sürecinin iyileştirmelerine ilişkin kabaca bir genel bakış sunar.
Cortex-A715 tipi bir ARM CPU çekirdeği için hesaplanan bir akıllı telefon işlemcisindeki bir uygulamaya dayanan artık daha somut rakamlar var: 3 nm N3E süreciyle karşılaştırıldığında, hızın yüzde 16’lık iyi bir artış olduğu söyleniyor. Alternatif olarak, elektrik gücü tüketimi aynı hızda yüzde 37 oranında azaltılabilir. Transistör yoğunluğu en az 1,15 kat artmalıdır.
Karşılaştırma, CPU çekirdeğinin transistörleri iki ila üç yüzgeç yüksekliğinde olduğunda yüksek performanslı kitaplıklar için geçerlidir. Bir veya iki kanatlı standart hücrelerde kurşun yüzde 13 (hız) veya yüzde 33 (güç tüketimi) olmalıdır.
GAAFET’ler FinFET’lerin yerini alıyor
N2 ile TSMC, üretici tarafından nano tabakalar olarak adlandırılan FinFET’lerin yerine GAAFET’ler olarak adlandırılan “çepeçevre kapı” yapısına sahip transistörler sunar. Samsung, 3 nm jenerasyonu ile bu adımı çoktan attı ancak henüz 3 nm yongaları için herhangi bir büyük müşteri açıklamadı. Intel, her şey planlandığı gibi giderse, 20A nesli ile RibbonFETs adı altında teknolojiyi 2024 gibi erken bir tarihte tanıtmak istiyor.
Transistörleri daha da küçültmek için yeni yapı gerekiyor. TSMC ve Intel, yüksek sayısal açıklıkta (yüksek NA EUV) aşırı ultraviyole dalga boylarına maruz kalan yeni litografi sistemlerine geçişi birleştiriyor. Bu makineler önceki EUV sistemlerinden daha uzun olduğu için yeni yarı iletken fabrikaları gerektiriyor. ASML, 2024’ten itibaren yüksek NA EUV sistemlerini teslim etmek istiyor – Intel ilk birlikleri güvence altına aldı.
Bir başka ortak noktaları da, gelecekte çiplere aşağıdan elektrik sağlama planı: sinyal bağlantıları üstte ve elektrik kabloları altta. Bu adım, istenmeyen voltaj düşüşlerini (IR düşüşleri) azaltarak sinyal kalitesini ve güç kaynağını iyileştirmeyi amaçlamaktadır.
TSMC, Arka Taraf Güç Rayları aracılığıyla özellikle yüzde 10 ila 12’lik ek bir hız artışından bahsediyor. Bir çip tasarımındaki mantık blokları yüzde 10 ila 15 daha küçülebilir. Teknoloji, öncelikle CPU’lar ve GPU’lar gibi yüksek performanslı yongalara yöneliktir ve 2026’da tanıtılması planlanmaktadır.
TSMC’nin 3nm nesli için yol haritası. Dikkat: N3P ve N3X iyileştirmelerinin her biri N3’e atıfta bulunur ve birbirini tutmaz.
(Resim: SemiWiki aracılığıyla Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.)
Yeni 3nm süreçleri
O zamana kadar, bir dizi yeni 3 nm işlemi olacak. N3E’nin seri üretiminin 2023’ün ikinci yarısında başlaması planlanıyor. Tasarım kurallarındaki daha yüksek esneklik nedeniyle, N3’ten daha yüksek bir dağıtım bekleniyor. Ayrıca hız yüzde 5 artmalıdır. N3P yüzde 5 daha büyüyor. Alternatif olarak şirketler, elektrik enerjisi tüketiminde yüzde 5-10’luk bir azalmaya yönelik iyileştirmelere yatırım yapabilir. Transistör yoğunluğunun yüzde 4 artması bekleniyor.
N3X, daha yüksek voltajlara sahip yüksek performanslı yongalar için tasarlanmıştır. 1,2 voltta, hız yüzde 5 daha artmalıdır. N3 ile karşılaştırıldığında, performans artışı yüzde 15 olacaktır. TSMC, 2024’ün ikinci yarısı için N3P’de seri üretim planladı, N3X’i 2025’te takip edecek. 2 nm neslinde N2P ve N2X yan dalları da olmalı.
AMD ve Nvidia’nın, TSMC’nin 3nm nesline geçene kadar N3X’i beklemek istedikleri söyleniyor. O zamana kadar, N4 de dahil olmak üzere 5nm tabanlı üretim süreçleri yürürlükte olmalıdır.
Çip siparişi üreticisi, N3P’ye dayanarak otomotive özgü N3AE (N3 Otomatik Erken) ve N3A (N3 Otomatik Hazır) süreçlerini de geliştiriyor. TSMC, kapsamlı bir sertifikasyon zinciri için otomobil üreticileriyle çalışmak istiyor, ancak N3A söz konusu olduğunda bu, 2026’ya kadar seri üretimle sonuçlanmayacak. Teknoloji, örneğin, otonom araba sürmek için tasarlandı.
(mm)
Haberin Sonu
2025’in sonundan itibaren TSMC, 2 nm yapılı yongaları toplu olarak üretmek istiyor. Apple, geleneksel olarak iPhone ve MacBook işlemcilerinin ilk büyük alıcısıdır.
Şimdiye kadar TSMC, sözde PPA değerleri için yalnızca genel tahminler verdi. Bu, performans, güç, alan anlamına gelir ve yeni bir üretim sürecinin iyileştirmelerine ilişkin kabaca bir genel bakış sunar.
Cortex-A715 tipi bir ARM CPU çekirdeği için hesaplanan bir akıllı telefon işlemcisindeki bir uygulamaya dayanan artık daha somut rakamlar var: 3 nm N3E süreciyle karşılaştırıldığında, hızın yüzde 16’lık iyi bir artış olduğu söyleniyor. Alternatif olarak, elektrik gücü tüketimi aynı hızda yüzde 37 oranında azaltılabilir. Transistör yoğunluğu en az 1,15 kat artmalıdır.
Karşılaştırma, CPU çekirdeğinin transistörleri iki ila üç yüzgeç yüksekliğinde olduğunda yüksek performanslı kitaplıklar için geçerlidir. Bir veya iki kanatlı standart hücrelerde kurşun yüzde 13 (hız) veya yüzde 33 (güç tüketimi) olmalıdır.
GAAFET’ler FinFET’lerin yerini alıyor
N2 ile TSMC, üretici tarafından nano tabakalar olarak adlandırılan FinFET’lerin yerine GAAFET’ler olarak adlandırılan “çepeçevre kapı” yapısına sahip transistörler sunar. Samsung, 3 nm jenerasyonu ile bu adımı çoktan attı ancak henüz 3 nm yongaları için herhangi bir büyük müşteri açıklamadı. Intel, her şey planlandığı gibi giderse, 20A nesli ile RibbonFETs adı altında teknolojiyi 2024 gibi erken bir tarihte tanıtmak istiyor.
Transistörleri daha da küçültmek için yeni yapı gerekiyor. TSMC ve Intel, yüksek sayısal açıklıkta (yüksek NA EUV) aşırı ultraviyole dalga boylarına maruz kalan yeni litografi sistemlerine geçişi birleştiriyor. Bu makineler önceki EUV sistemlerinden daha uzun olduğu için yeni yarı iletken fabrikaları gerektiriyor. ASML, 2024’ten itibaren yüksek NA EUV sistemlerini teslim etmek istiyor – Intel ilk birlikleri güvence altına aldı.
Bir başka ortak noktaları da, gelecekte çiplere aşağıdan elektrik sağlama planı: sinyal bağlantıları üstte ve elektrik kabloları altta. Bu adım, istenmeyen voltaj düşüşlerini (IR düşüşleri) azaltarak sinyal kalitesini ve güç kaynağını iyileştirmeyi amaçlamaktadır.
TSMC, Arka Taraf Güç Rayları aracılığıyla özellikle yüzde 10 ila 12’lik ek bir hız artışından bahsediyor. Bir çip tasarımındaki mantık blokları yüzde 10 ila 15 daha küçülebilir. Teknoloji, öncelikle CPU’lar ve GPU’lar gibi yüksek performanslı yongalara yöneliktir ve 2026’da tanıtılması planlanmaktadır.
TSMC’nin 3nm nesli için yol haritası. Dikkat: N3P ve N3X iyileştirmelerinin her biri N3’e atıfta bulunur ve birbirini tutmaz.
(Resim: SemiWiki aracılığıyla Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.)
Yeni 3nm süreçleri
O zamana kadar, bir dizi yeni 3 nm işlemi olacak. N3E’nin seri üretiminin 2023’ün ikinci yarısında başlaması planlanıyor. Tasarım kurallarındaki daha yüksek esneklik nedeniyle, N3’ten daha yüksek bir dağıtım bekleniyor. Ayrıca hız yüzde 5 artmalıdır. N3P yüzde 5 daha büyüyor. Alternatif olarak şirketler, elektrik enerjisi tüketiminde yüzde 5-10’luk bir azalmaya yönelik iyileştirmelere yatırım yapabilir. Transistör yoğunluğunun yüzde 4 artması bekleniyor.
N3X, daha yüksek voltajlara sahip yüksek performanslı yongalar için tasarlanmıştır. 1,2 voltta, hız yüzde 5 daha artmalıdır. N3 ile karşılaştırıldığında, performans artışı yüzde 15 olacaktır. TSMC, 2024’ün ikinci yarısı için N3P’de seri üretim planladı, N3X’i 2025’te takip edecek. 2 nm neslinde N2P ve N2X yan dalları da olmalı.
AMD ve Nvidia’nın, TSMC’nin 3nm nesline geçene kadar N3X’i beklemek istedikleri söyleniyor. O zamana kadar, N4 de dahil olmak üzere 5nm tabanlı üretim süreçleri yürürlükte olmalıdır.
Çip siparişi üreticisi, N3P’ye dayanarak otomotive özgü N3AE (N3 Otomatik Erken) ve N3A (N3 Otomatik Hazır) süreçlerini de geliştiriyor. TSMC, kapsamlı bir sertifikasyon zinciri için otomobil üreticileriyle çalışmak istiyor, ancak N3A söz konusu olduğunda bu, 2026’ya kadar seri üretimle sonuçlanmayacak. Teknoloji, örneğin, otonom araba sürmek için tasarlandı.
(mm)
Haberin Sonu