机构:N3将是台积电FinFET系列最成功的节点?三星3nm被压一头

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台积电2023年北美技术研讨会于前几日举行,某知名机构对对从N3开始的台积电工艺节点路线图的更新进行了一系列总结,并提前通过架构展望了台积电2023的发展。

下一个主题是对从N3开始的台积电工艺节点路线图的更新。正如预测的那样,N3将是台积电FinFET系列中最成功的节点。N3的第一个版本于去年年底(Apple)投入生产,并将于2023年与其他客户一起推出。据报道,正在进行的N3x设计数量创下历史新高。

N3不仅易于设计,PPA和产量也超出预期。虽然机构听到有关N2的好消息,但仍然认为主流芯片设计人员会在相当长的一段时间内坚持使用 N3,并且生态系统也同意。

与此同时,竞争仍在3nm上进行。针对代工客户的Intel 3仍在进行中,三星3nm貌似被所有人“跳过”。机构还没有听说认识的客户成功流片到三星3nm。

以下是媒体发布会上台积电 N3 的成就:

N3是台积电最先进的逻辑工艺,按计划于2022年第四季度进入量产;N3E紧随N3之后一年,通过了技术鉴定,达到了性能和良率目标。

与N5相比,N3E在同等功耗下速度提升18%,同等速度下功耗降低32%,逻辑密度提升6倍左右,芯片密度提升1.3倍左右。

N3E已接获第一波客户产品流片,将于2023年下半年开始量产。

今天,台积电推出N3P和N3X以提升技术价值并提供额外的性能和面积优势,同时保持与N3E的设计规则兼容性以最大限度地提高IP重用率。

自成立以来的前3年,N3和N3E的新流片数量是同期N5的5到2倍,这是因为台积电的技术差异化和准备就绪。

N3P:提供额外的性能和面积优势,同时保留与N3E的设计规则兼容性,以最大限度地重用 IP。N3P计划于2024年下半年投产,与N3E相比,客户将看到在相同泄漏下速度提高5%,在相同速度下功耗降低 5-10%,芯片密度增加1.04倍。

N3X:N3X针对HPC应用程序进行了专业调整,提供额外的Fmax增益,以在与泄漏适度权衡的情况下提高过载性能。这意味着在1.2V的驱动电压下,速度比N3P高5%,芯片密度与N3P相同。N3X将于2025年进入量产。

今天,台积电在3nm上推出了业界首个Auto Early技术,称为N3AE。N3AE将于2023年面市,提供基于N3E的汽车工艺设计套件(PDK),并允许客户在汽车应用的3nm节点上启动设计,从而在2025年实现完全符合汽车标准的N3A工艺。

该机构认为,台积电N3会被人津津乐道很多年。不仅仅因为台积电兑现了他们的承诺,所以这是一场完美的半导体风暴。结果是一个非常专注于N3的行业生态系统,绝对无法击败。

以下是媒体发布会上台积电N2的成就:

N2 量产的目标是2025年;N2P和N2X计划于2026年推出。

纳米片晶体管的性能已经超过了台积电技术目标的80%,同时展示了出色的电源效率和更低的Vmin,非常适合半导体行业的节能计算范式。

台积电在流行的ARM A715 CPU内核的物理实现中使用了N2设计抵押品来衡量PPA改进:在相同的功率下实现了13%的速度增益,或者在大约0.9V的相同速度下实现了33%的功率降低,与N3E高密度2-1鳍片标准电池。

作为台积电N2技术平台的一部分,背面电源轨在基准技术之上提供额外的速度和密度提升。

背面电源轨最适合HPC产品,将于2025年下半年上市。

通过减少IR压降和信号RC延迟,将速度提高10-12%以上。

通过前端的更多布线资源将逻辑面积减少10-15%。

对设计和支持生态系统来说确实是一个挑战,这为台积电提供了非常强大的优势。

台积电架构展望2023

晶体管架构已经从平面演变为FinFET,并且即将再次转变为纳米片(nanosheet)。

除了纳米片,台积电还将垂直堆叠的NMOS和PMOS(称为CFET)视为未来的关键工艺架构选择之一。

台积电预计,在考虑布线和工艺复杂性后,密度增益将下降5到2倍。

除了CFET之外,台积电还在碳纳米管和二维材料等低维材料方面取得了突破,可以实现进一步的尺寸和能量缩放。

根据记录,台积电已经部署了288种不同的工艺技术,并为532家客户制造了12698种产品,而且还在不断增加。(校对/武守哲)

责编: 武守哲
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