Un examen plus approfondi du nœud 3 nm et de la technologie FinFlex de TSMC

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) est sur la bonne voie pour lancer le nœud de processus 3 nm tant attendu en septembre, selon les médias à Taïwan, et Apple sera son premier client 3 nm, intégrant son processeur M2 Pro fabriqué par TSMC dans les machines Mac qui sera dévoilé plus tard cette année. Selon des rapports publiés dans DigiTimesd’autres fournisseurs de semi-conducteurs s’engageant à fabriquer leurs puces sur le nœud 3 nm de TSMC incluent AMD, Broadcom, Intel, MediaTek, Nvidia et Qualcomm.

Cela montre un avantage considérable sur Samsung Foundry, qui a été mis en lumière plus tôt cette année lorsqu’il a prétendu produire en masse des processeurs 3 nm. Cependant, le seul client notable de la fonderie Samsung en plus de ses propres processeurs Exynos est connu pour être le processeur pour smartphone Snapdragon de Qualcomm, qui est en concurrence directe avec le processeur pour smartphone Exynos de Samsung.

De plus, contrairement à Samsung qui passe à la nouvelle technologie gate-all-along (GAA) pour son nœud 3 nm, TSMC a décidé de rester avec la technologie FinFET au processus de fabrication 3 nm et de passer à GAA pour son prochain 2 nm. traiter. La technologie de fabrication GAA renforce les performances des puces grâce à sa conductivité électrique élevée.

Il y a également eu des spéculations dans les médias commerciaux sur le retard imminent dans l’arrivée du processus de fabrication en 3 nm, qui, selon TSMC, serait prêt d’ici septembre 2022. changements de conception dans certains de ses processeurs à venir. Au final, le principal fabricant sous-traitant de semi-conducteurs de Taïwan a pu s’en tenir à son plan initial et atteindre son objectif de démarrer la production en 3 nm au second semestre 2022.

Figure 1 Le nœud de processus 3 nm de TSMC est basé sur la technologie FinFlex, qui offre aux concepteurs de puces la flexibilité et le contrôle sur la conception de leur puce en termes d’amélioration des performances, de la puissance ou de la zone de puce. Source : TSMC

La Technologie FinFlex

Le nœud de processus 3 nm de TSMC, surnommé N3, utilise la technologie FinFlex, qui permet aux concepteurs de puces de mélanger et d’assortir différents types de cellules standard dans un seul bloc pour optimiser avec précision les performances, la consommation d’énergie et la surface (PPA). Cette nouvelle fonctionnalité est particulièrement bénéfique dans la fabrication de conceptions de puces complexes telles que les CPU et les GPU comportant de nombreux cœurs.

Par rapport au nœud 5 nm de TSMC, communément appelé N5, la version initiale du nœud N3 devrait offrir une amélioration des performances de 10 % à 15 %, réduire la consommation d’énergie de 25 % à 30 % et augmenter la densité logique d’environ 1,6. fois. Cependant, il est susceptible de fournir un rendement inférieur aux attentes pour certaines conceptions de puces. TSMC prévoit de publier le nœud N3E avec un processus amélioré, qui présente une densité de transistors légèrement inférieure, mais renforcera la fabrication à grand volume (HVM).

Figure 2 Dans un processus N3E, 2-1 Fin réduit la consommation d’énergie et les fuites, tandis que 2-2 Fin renforce les performances. Le 2-3 Fin augmente les fréquences d’horloge pour de plus grandes exigences informatiques. Source : TSMC

Finalement, TSMC ajoutera les versions N3P, N3S et N3X à sa famille de nœuds 3 nm. Ici, il est important de noter que la fabrique de semi-conducteurs basée à Hsinchu, à Taiwan, a déjà proposé différentes versions du même nœud. Cette fois, cependant, il est basé sur la nouvelle technologie FinFlex, qui permet aux fournisseurs de puces de personnaliser leurs conceptions pour améliorer les performances dans différents domaines d’une puce 3 nm. En d’autres termes, le processus de fabrication en 3 nm offrira différentes variations en termes de nombre d’ailettes par transistor.

Alors que la technologie de processus 3 nm et le nœud d’origine démarrent le mois prochain, ces variantes seront mises en ligne en 2023 et 2024.

Contenu connexe