TSMC: разработка 2-нм чипов с улучшенной производительностью

На данный момент все основные инструменты от Cadence и Synopsys, а также инструменты моделирования и электромиграции от Siemens EDA и Ansys готовы к процессу изготовления N2P от TSMC. Эти программы уже сертифицированы для комплекта разработки процесса N2P (PDK) версии 0.9, что считается достаточным, поскольку массовое производство с использованием этого процесса изготовления запланировано на вторую половину 2026 года, примерно через два года.

Изображение: TSMC

Кроме того, сторонние IP, включая стандартные ячейки, GPIO, компиляторы SRAM, компиляторы ROM, интерфейсы памяти, SerDes и продукты UCIe, теперь доступны в форме комплекта для проектирования pre-silicon от различных поставщиков, включая саму TSMC, Alphawave, ABI, Cadence, Synopsys, M31 и Silicon Creations. Доступность pre-silicon DK в четвертом квартале 2024 года кажется своевременной.

Изображение: TSMC

Основными усовершенствованиями технологических процессов серии N2 компании TSMC по сравнению с предшественниками являются транзисторы с круговым затвором (GAA) и сверхвысокопроизводительные конденсаторы металл-изолятор-металл (SHPMIM).

Преимущества транзисторов GAA на основе нанолистов хорошо известны: их можно настроить для работы с высокой производительностью или низкими утечками, регулируя ширину канала. Что касается конденсатора SHPMIM, он предназначен для повышения стабильности источника питания и облегчения развязки на кристалле. По данным TSMC, конденсатор SHPMIM обещает более чем в два раза большую плотность емкости, чем его предшественник. Он также снижает Rs (сопротивление слоя, измеряемое в омах на квадрат) на 50% по сравнению с его предшественником и Rc (сопротивление перехода) на 50% по сравнению с более ранними конструкциями.

В то время как все производственные узлы серии N2 включают эти преимущества, N2P, как ожидается, предложит дополнительные улучшения по сравнению с оригинальным N2: на 5%–10% меньше энергопотребления (при той же частоте и количестве транзисторов) или на 5%–10% выше производительность (при той же мощности и количестве транзисторов) по сравнению с оригинальным N2. Напротив, N2X может похвастаться более высоким напряжением FMAX, чем N2 и N2P, что фактически обеспечивает повышение производительности для устройств, которые в этом больше всего нуждаются: ЦП центров обработки данных, графические процессоры и специализированные микросхемы ASIC. На уровне IP N2P и N2X совместимы, поэтому компаниям, которые собираются использовать N2X, не придется перерабатывать что-либо, что они разработали для N2P.

На прошлогоднем европейском форуме OIP компания TSMC заявила, что экосистема для ее технологического процесса N2 развивается, поскольку инструменты EDA и некоторые сторонние IP уже сертифицированы контрактным производителем микросхем. На мероприятии OIP этого года TSMC объявила, что по сути все программы EDA от основных поставщиков теперь сертифицированы не только для vanilla N2, но и для его обновленной версии, что стало важной вехой.

Хотя близкие партнеры TSMC (имеющие доступ к ранним PDK и предсерийным инструментам EDA) уже некоторое время проектируют процессоры для производства с использованием технологических процессов серии N2 TSMC (класс 2 нм) (вспомните Apple), разработчикам микросхем меньшего размера без огромных ресурсов пришлось ждать, пока TSMC и ее партнеры разработают совместимые программы EDA и блоки IP. Что ж, эти инструменты теперь доступны в 0,9-вольтовом PDK для N2P, что указывает на то, что N2P идет по верному пути.

Источник: Tomshardware.com