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[科技] 抢夺台积电2nm代工订单有多难?

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塬敬 发表于 2024-6-9 12:30:03 | 显示全部楼层
 
掠取台积电2nm代工定单有多难? 第1张图片


​本文由半导体产业纵横(ID:ICVIEWS)综合
三星既没有获得客户的多量量定单,又在先辈制程上遭受英特尔和台积电的两重冲击。
掠取台积电2nm代工定单有多难? 第2张图片


半导体代工场在 3nm 生产线起头为客户量产后未几,就起头在 2nm 工艺上展开合作。三星在 2022 年 6 月率师长产出采用全栅极 (GAA) 架构的 3nm 晶圆,这值得鉴戒。
两年曩昔了,三星想要以GAA超越台积电的大志壮志并未见效,三星既没有获得客户的多量量定单,又在先辈制程上遭受英特尔和台积电的两重冲击。
虽然三星为 AMD 供给 3nm 制程办事的传闻已久,但 AMD CEO Lisa Su 在 2024 年台北国际电脑展的公布会上夸大,公司仍在与台积电合作。从台积电联席首席运营官 YJ Mii 和 AMD CTO Mark Papermaster比来的对话中,不丢脸出,掠取合作对手的先辈制程定单有何等困难。
先辈制程凸显出传统的微缩方式已不再充足,代工场已没法再经过凭空诬捏的方式实现 2nm 甚至更先辈的制程。相反,正如 Papermaster 所说,台积电对设想-技术协同优化 (DTCO) 的重视发挥了更重要的感化。
Papermaster 暗示,自 2010 年月以来,代工场和 IC 设想职员之间的传统合作形式已经变得越来越不够,他夸大台积电对 DTCO 的重视可以帮助客户以各类方式充实操纵他们的晶圆。
DTCO,望文生义,是对设想和工艺技术的综合优化,以进步性能、功率效力、芯片密度和本钱。台积电此前曾暗示,工艺研发团队和设想研发团队必须从一路头就合作,为下一代技术优化设想技术协同效应,摸索设想创新和工艺才能的能够性。
DTCO有助于识别过于极端和毫无代价的工艺线路,聚焦客户需求,减轻开辟压力;另一方面,DTCO可以帮助客户在性能、功耗、晶圆面积之间找到平衡,而这是纯真依靠工艺小型化难以实现的;此外,DTCO有助于发挥单节点的技术潜力。
DTCO 还周全审阅晶圆器件若何相互感化以及若何同时满足多种要求,并敦促代工场寻觅制造晶圆器件的新方式,以鞭策从平面晶体管到 FinFET 晶体管关键元件的改变。这些摸索和工程经历将影响 GAA 晶体管和 CFET 晶体管的推出机会。
在交换中,Yujie Mee 也提到了2nm的难度,以及随着先辈制程范围扩大,范围缩小的应战性也随之增大,但他以为,2nm以后仍有成漫空间,而成功的关键在于客户的合作。
Papermaster 和 Yujie Mee 之间的对话也夸大了随着 GAA 的引入,DTCO 的重要性日益增加。
GAA晶体管架构可以转化为更高的性能、更低的功耗以及更优化的芯片设想。三星在3nm时代率先引入GAA以后,假如能找到一个设想与工艺双向合作的持久合作伙伴,无疑可以在获得更好的GAA晶体管良率方面领先一步。
AMD 于 2018 年从格芯转向台积电,以制造其 7 nm 以下的芯片。AMD 团队很早就与台积电合作了 Zen 架构工艺蓝图。AMD 比来在 Computex 上公布了 Zen 5 CPU,但它已确认最早在 2022 年采用 4 纳米和 3 纳米技术,其与台积电的 DTCO 工艺应当会更早发生。
台积电2nm进程

台积电在其2024 年北美技术钻研会上供给了有关其行将推出的工艺技术的几项重要更新。从整体上看,台积电的 2 纳米计划根基连结稳定:该公司有望在 2025 年下半年起头在其第一代 GAAFET N2 节点上批量生产芯片,而 N2P 将在 2026 年末代替 N2,虽然没有之前公布的后背供电功用。同时,全部 N2 系列将增加台积电的全新 NanoFlex 功用,该功用答应芯片设想职员夹杂和婚配来自分歧库的单元,以优化性能、功率和面积 (PPA)。
掠取台积电2nm代工定单有多难? 第3张图片


此次公布会的一项重要通告是台积电的 NanoFlex 技术,该技术将成为该公司完整的 N2 系列生产节点(2 纳米级、N2、N2P、N2X)的一部分。NanoFlex 将使芯片设想职员可以在同一块设想中夹杂和婚配来自分歧库(高性能、低功耗、面积高效)的单元,从而使设想职员可以微调其芯片设想以进步性能或下降功耗。
台积电今世的 N3 制造工艺已经支持类似的功用 FinFlex,该功用还答应设想职员利用来自分歧库的单元。但由于 N2 依靠于全栅 (GAAFET) 纳米片晶体管,是以 NanoFlex 为台积电供给了一些额外的控制:台积电可以优化通道宽度以进步性能和功率,然后构建短单元(以进步面积和功率效力)或高单元(以进步 15% 的性能)。
说到时候,台积电的 N2 将于 2025 年进入风险生产,并于 2025 年下半年进入多量量生产 (HVM),是以看起来我们将在 2026 年看到 N2 芯片出现在零售装备中。
与 N3E 相比,台积电估计 N2 将在不异功率下将性能进步 10% 至 15%,或在不异频次和复杂度下将功耗下降 25% 至 30%。至于芯片密度,该代工场正在斟酌将密度进步 15%,以今世标准来看,这是一个很好的扩大水平。
掠取台积电2nm代工定单有多难? 第4张图片


继 N2 以后,性能增强型 N2P 和电压增强型 N2X 将于 2026 年问世。虽然台积电曾暗示 N2P 将在 2026 年增加后背供电收集 (BSPDN),但看起来情况并非如此,N2P 将利用常规供电电路。缘由尚不清楚,但看起来该公司决议不为 N2P 增加高贵的功用,而是将其保存到下一代节点,该节点也将于 2026 年末向客户供给。
N2 仍有望在电源方面实现一项严重创新:超高性能金属-绝缘体-金属 (SHPMIM) 电容器,这些电容器的加入是为了进步电源稳定性。SHPMIM 电容器的容量密度是台积电现有超高密度金属-绝缘体-金属 (SHDMIM) 电容器的两倍多。此外,与上一代产物相比,新的 SHPMIM 电容器的薄层电阻 (Rs,单元为欧姆/平方) 和通孔电阻 (Rc) 下降了 50%。
*声明:本文系原作者创作。文章内容系其小我概念,我方转载仅为分享预会商,不代表我方赞成或认同,若有异议,请联系背景。


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