Осенние испытания завершены, теперь тайваньский полупроводниковый гигант он объявил, эта 3-нм литография (обозначенная как N3) получила широкое распространение. По словам TSMC, выход хороший, но процент брака и какие хорошие чипы компания не уточнила.
Самый передовой процесс в настоящее время доступен на заводе Fab 18 в Тайнане, но компания также рассчитывает на будущий завод Fab 21, который будет построен в Аризоне, США. Он будет построен где-то в 2024 году, но пройдет еще два года, прежде чем он будет оборудован и введен в эксплуатацию. TSMC инвестировала в проект 40 миллиардов долларов.
Чипы, изготовленные с использованием N3, будут иметь заметно лучшие параметры, чем N5 или его производная N4. По данным TSMC, плотность логических схем увеличилась на 70%, а вот схемы памяти уже не так хорошо масштабируются, сдвиг всего 5%. Кроме того, N3 может достигать тактовой частоты до 15 % выше или энергопотребления до 30 % ниже при тех же частотах.
В первой половине следующего года придет производный процесс N3E, который немного снизит плотность, но улучшит эксплуатационные свойства. В целом семейство N3 будет очень широким. TSMC также готовит N3P, N3S и N3X на ближайшие годы, которые должны быть оптимизированы по производительности и плотности.
Поэтому в этом году производитель также представил технологию FinFlex, которая позволит использовать на одном кристалле транзисторы разных типов, чтобы каждая схема использовала форму, более подходящую для нее. Например, для SoC требуется ЦП с максимально возможными частотами, но интегрированный графический процессор выиграет больше от большего количества параллельных блоков, поэтому выиграет более высокая плотность.
| Пробный | Плотность | Спектакль | Потребление | Серийное производство |
|---|---|---|---|---|
| N7 (ДУВ) | +70% по сравнению с 16FF+ | +30% по сравнению с 16FF+ | -60% по сравнению с 16FF+ | 2 кв. 2018 г. |
| N7P (ДУВ) | как N7 | +7% по сравнению с N7 | -10% по сравнению с N7 | ? 2019 |
| N7+ (ЭУФ) | +17% по сравнению с N7 | +10% по сравнению с N7 | -15% по сравнению с N7 | Q2 2019 |
| N6 | +18% по сравнению с N7 | как N7 | как N7 | 1 кв. 2020 г. |
| N5 | +80% по сравнению с N7 | +15% по сравнению с N7 | -30% по сравнению с N7 | Q2 2020 |
| N5P | как N5 | +7% по сравнению с N5 | -10% по сравнению с N5 | ? 2021 |
| N4 | +6% по сравнению с N5 | как N5 | как N5 | ? 2022 |
| N4P | +6% по сравнению с N5 | +11% по сравнению с N5 | -22% по сравнению с N5 | ? 2023 |
| N4X | ? | +15% по сравнению с N5 | ? | ? 2023 |
| N3 | +70% по сравнению с N5 | +15% по сравнению с N5 | -30% по сравнению с N5 | 2 полугодие 2022 г. |
| N3E | +60% по сравнению с N5 | +18% по сравнению с N5 | -34% по сравнению с N5 | 2 кв. 2023 г. |
| N3P | ? | ? | ? | ? 2024 |
| N3S | ? | ? | ? | ? 2024 |
| N3X | ? | ? | ? | ? 2024 |
| N2 | ? | +15% по сравнению с N3E | -30% по сравнению с N3E | ? 2025 |
TSMC уже выполняет заказы для первых клиентов, но кто именно, компания не называет. Однако в последние годы Apple первой стала резервировать новые процессы заранее. Уже ходят слухи, что на N3 будут строить мощные модели M2 Pro и Max.
Процесс N3 является последним, в котором по-прежнему будут использоваться транзисторы типа FinFET, с N2 он уже переключится на более совершенные GAAFET. Это позволит сделать схемы еще более плотными, но за счет более сложного производства. TSMC ожидает, что переход произойдет не раньше 2025 г. Samsung уже использовала GAAFET в своем собственном 3-нм техпроцессе, который она запустила этим летом.
Новые транзисторы
В то время как у планарных транзисторов затворы касались каналов только с одной стороны (сверху), у FinFET они уже касались обеих сторон. Однако только на ГАА ворота окружены каналами со всех четырех сторон. Каналы FinFET располагаются рядом друг с другом по горизонтали, а GAA размещают их друг над другом. Такие транзисторы можно сделать меньше, чтобы площадь кремниевой пластины использовалась эффективнее. Вся полупроводниковая тройка планирует перейти на GAA, но каждая компания называет транзисторы по-разному (и между ними есть небольшие различия): GAAFET (TSMC), MBCFET (Samsung) и RibbonFET (Intel).
